物理学家在实验室里模拟了一个黑洞。然后它开始发光。

一个黑洞模拟可以告诉我们一两件事，关于理论上由真实事物发出的难以捉摸的辐射。

2022 年，一组物理学家使用单个文件中的原子链来模拟黑洞的事件视界，观察到了相当于我们所说的霍金辐射– 由黑洞在时空中的断裂引起的量子涨落扰动而产生的粒子。

他们说，这可能有助于解决目前描述宇宙的两个不可调和的框架之间的紧张关系：广义相对论，它将引力的行为描述为称为时空的连续场;和量子力学，它使用概率数学描述离散粒子的行为。

对于一个可以普遍应用的统一量子引力理论，这两个不混溶的理论需要找到一种以某种方式相处的方法。

这是哪里黑洞进入画面——可能是宇宙中最奇怪、最极端的物体。这些大质量物体的密度如此之大，以至于在黑洞质心的一定距离内，宇宙中的任何速度都不足以逃逸。甚至没有光速。

那段距离，不同根据黑洞的质量，称为事件视界。一旦一个物体越过它的边界，我们只能想象会发生什么，因为没有任何东西会返回关于它命运的重要信息。但在 1974 年，斯蒂芬·霍金提出由事件视界引起的量子涨落中断会导致一种与热辐射非常相似的辐射。

如果这种霍金辐射存在，那么它太微弱了，我们还无法探测到。我们可能永远无法从宇宙的嘶嘶声中筛选出它。但我们可以探测其属性通过创建黑洞类似物在实验室环境中。

以前已经这样做过，但在 2022 年 11 月，由荷兰阿姆斯特丹大学的 Lotte Mertens 领导的一个团队尝试了一些新的东西。

一维原子链作为电子从一个位置“跳跃”到另一个位置。通过调整这种跳跃发生的难易程度，物理学家可以使某些特性消失，从而有效地产生一种干扰电子波状性质的事件视界。

研究小组说，这种虚假事件视界的影响导致温度升高，这与等效黑洞系统的理论预期相匹配。但只有当链的一部分延伸到事件视界之外时。

这可能意味着纠缠跨越事件视界的粒子有助于产生霍金辐射。

模拟的霍金辐射仅在一定范围的跳跃振幅下是热的，并且在模拟下，模拟从模仿一种被认为是“平坦”的时空开始。这表明霍金辐射可能只在一定范围内是热的，并且当时空因重力而发生变化时。

目前尚不清楚这对量子引力意味着什么，但该模型提供了一种方法来研究霍金辐射在不受黑洞形成的狂野动力学影响的环境中的出现。而且，由于它非常简单，它可以在各种实验设置中发挥作用，研究人员说。

“这可以为探索各种凝聚态环境中的引力和弯曲时空的基本量子力学方面开辟一个场所，”研究人员写道.

该研究已发表在物理回顾研究.

本文的一个版本于 2022 年 11 月首次发布。

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