مدل شبیه سازی سیاهچاله به ما چه کمکی میکنه؟

مدل شبیه سازی سیاهچاله به ما چه کمکی میکنه؟

ایجاد یک مدل شبیه‌سازی‌شده از سیاه‌چاله میتونه به درک ما درباره‌ی تابش مرموزی که از سیاه‌چاله‌های واقعی ساطع میشه کمک بکنه.

گروهی از فیزیکدانان در سال ۲۰۲۲ با استفاده از زنجیره‌ای تک‌بعدی از اتم‌ها برای شبیه‌سازی افق رویداد یک سیاه‌چاله، موفق به مشاهده‌ی معادل تابش هاوکینگ شدن. تابش هاوکینگ پدیده‌ایه که طی اون ذرات بنیادی از اختلالات نوسانات کوانتومی ناشی از خمیدگی فضازمان توسط سیاه‌چاله پدید میان.

مدل شبیه سازی سیاهچاله به ما چه کمکی میکنه؟

به گفته‌ی دانشمندان، این کشف میتونه به حل تناقض بین دو چارچوب ناسازگار برای توصیف جهان هستی کمک بکنه:
  • نسبیت عام: نظریه‌ای که رفتار گرانش رو به عنوان یک میدان پیوسته به نام فضازمان توصیف میکنه.
  • مکانیک کوانتومی: نظریه‌ای که رفتار ذرات گسسته رو با استفاده از ریاضیات احتمالات توضیح میده.

برای رسیدن به یک نظریه‌ی واحد گرانش کوانتومی که به‌طور کلی قابل‌اعمال باشه، این دو نظریه ناسازگار باید راهی برای کنار آمدن با یکدیگر پیدا بکنن.

اینجاست که سیاه‌چاله‌ها وارد ماجرا میشن، احتمالا عجیب‌ترین و افراطی‌ترین اجرام در جهان هستی. این اجرام عظیم هستن، سیاهچاله ها چنان چگالی باورنکردنی دارن که در فاصله‌ای خاص از مرکز جرم اونها، هیچ سرعتی در جهان برای فرار از گرانش اونهاکافی نیست. حتی سرعت نور هم نمیتونه از اون فرار بکنه.

این فاصله که بسته به جرم سیاه‌چاله متغیره ، افق رویداد نامیده میشه. هنگامی که جرمی از مرز اون عبور میکنه، تنها می‌تونیم حدس بزنیم که چه اتفاقی میوفته، چون هیچ چیز با اطلاعات حیاتی درباره‌ی سرنوشت خود برنمیگرده. اما در سال ۱۹۷۴، استیون هاوکینگ پیشنهاد داد که اختلالات در نوسانات کوانتومی ناشی از افق رویداد، منجر به نوعی تابش بسیار شبیه به تابش گرمایی میشه.

اگر این تابش هاوکینگ وجود داشته باشه، تشخیص اون برای ما بسیار دشواره. ممکنه هرگز نتونیم اون رو از پس‌زمینه نویزدار جهان جدا کنیم. اما ما میتونیم با ایجاد مدل‌های شبیه‌سازی‌شده‌ی سیاه‌چاله در آزمایشگاه، ویژگی‌های اون رو بررسی بکنیم.

این کار قبلاً انجام شده، اما در نوامبر ۲۰۲۲، تیمی به رهبری لوت مرتنس از دانشگاه آمستردام هلند، روش جدیدی رو امتحان کرد.

مدل شبیه سازی سیاهچاله به ما چه کمکی میکنه؟

یک زنجیره تک‌بعدی از اتم‌ها به عنوان مسیری برای “پرش” الکترون‌ها از یک موقعیت به موقعیت دیگر عمل می‌کرد. فیزیکدانان با تنظیم آسانیِ انجام این پرش، می‌تونستن باعث ناپدید شدن برخی خواص بشن و در واقع نوعی افق رویداد ایجاد بکنن که با ماهیت موجی الکترون‌ها تداخل می‌کرده.

این تیم گفت که اثر این افق رویداد مصنوعی منجر به افزایش دما شده که با پیش‌بینی‌های نظری برای یک سیستم سیاه‌چاله معادل مطابقت داشته، اما تنها در صورتی که بخشی از زنجیره فراتر از افق رویداد گسترش پیدا میکرد.

این میتونه به این معنی باشه که درهم‌تنیدگی ذرات که در دو طرف افق رویداد قرار دارن، در تولید تابش هاوکینگ نقش اساسی دارن.

تابش هاوکینگ شبیه‌سازی‌شده تنها برای محدوده خاصی از دامنه‌ی پرش الکترون‌ها و تحت شبیه‌سازی‌هایی که با تقلید از نوع خاصی از فضازمان که “مسطح” در نظر گرفته میشه، به صورت گرمایی درمیاد. این نشون میده که تابش هاوکینگ ممکنه تنها در محدوده‌ی شرایطی گرمایی باشه و زمانی رخ بذه که تغییری در خمیدگی فضا-زمان به دلیل گرانش وجود داشته باشه.

اینکه این کشف برای گرانش کوانتومی چه معنایی داره، مشخص نیست، اما محققان میگن این مدل روشی برای مطالعه‌ی پیدایش تابش هاوکینگ در محیطی ارائه میده که تحت تأثیر دینامیک وحشی شکل‌گیری یک سیاه‌چاله قرار نمیگیره. و از اونجایی که این مدل بسیار ساده‌ست، قابل استفاده در طیف وسیعی از راه‌اندازی‌های تجربیه.

به گفته‌ی محققان، “این میتونه زمینه‌ای را برای کاوش جنبه‌های بنیادی مکانیک کوانتومی در کنار گرانش و فضا-زمان‌های خمیده در محیط‌های مختلف ماده چگال (Condensed Matter) باز بکنه.”

__ تکنودات مرجع اخبار تکنولوژی __

نظرتون در مورد این مطلب چیه

آدرس ایمیل شما بصورت عمومی منتشر نخواهد شد.

لطفا از ارسال نظرات بی ربط با این مطلب خودداری نمایید.