فيزيائيون يبتكرون «ثقبا أسود» باستخدام سلسلة من الذرات

فيزيائيون يبتكرون «ثقبا أسود» باستخدام سلسلة من الذرات

الخميس - 22 شهر ربيع الثاني 1444 هـ - 17 نوفمبر 2022 مـ

باستخدام سلسلة من الذرات في ملف واحد لمحاكاة أفق الحدث بالثقب الأسود، لاحظ فريق من الفيزيائيين ما يعادل ما نسميه «إشعاع هوكينغ»؛ وهو جسيمات ولدت من اضطرابات في التقلبات الكمومية الناجمة عن كسر الثقب الأسود في الزمكان؛ إذ يمكن لنوع جديد من نظير «الثقب الأسود» أن يخبرنا شيئا أو شيئين عن الإشعاع المراوغ نظريا المنبعث من جسم حقيقي.
وهذا، كما يقولون، يمكن أن يساعد في حل التوتر بين إطارين لا يمكن التوفيق بينهما حاليا لوصف الكون؛ النظرية العامة للنسبية، التي تصف سلوك الجاذبية على أنه مجال مستمر يُعرف بالزمكان؛ وميكانيكا الكم، التي توصّف سلوك الجسيمات المنفصلة باستخدام رياضيات الاحتمالات.
وبالنسبة لنظرية موحَّدة للجاذبية الكمومية يمكن تطبيقها عالميا، تحتاج هاتان النظريتان اللتان لا تمتزجان إلى إيجاد طريقة للتوافق فيما بينهما.
والمسافة، التي تختلف تبعا لكتلة الثقب الأسود، تسمى أفق الحدث. فبمجرد أن يتجاوز الجسم حدوده، يمكننا فقط تخيل ما يحدث، حيث لا شيء يعود بمعلومات حيوية عن مصيره. ولكن في عام 1974، اقترح ستيفن هوكينغ رؤيته أن الانقطاعات في التقلبات الكمية التي يسببها أفق الحدث تؤدي إلى نوع من الإشعاع مشابه جدا للإشعاع الحراري.
وإذا كان إشعاع هوكينغ موجودا، فسيكون خافتا جدا بالنسبة لنا لاكتشافه حتى الآن. لكن يمكننا التحقق من خصائصه من خلال إنشاء نظائر للثقب الأسود في إعدادات المختبر. وقد تم القيام بذلك من قبل، ولكن الآن قام فريق بقيادة لوت ميرتنز من جامعة أمستردام في هولندا بعمل شيء جديد؛ فكانت سلسلة من الذرات الأحادية البعد بمثابة مسار «قفز» للإلكترونات من موقع إلى آخر. ومن خلال ضبط السهولة التي يمكن أن يحدث بها هذا التنقل، يمكن أن يتسبب الفيزيائيون في اختفاء خصائص معينة، ما يخلق بشكل فعال نوعا من أفق الحدث الذي يتداخل مع طبيعة الإلكترونات الشبيهة بالموجة، وذلك وفق ما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص، نقلا عن بحث منشور بمجلة Physical Review Research.
وقال فريق الدراسة الجديدة إن تأثير أفق الحدث المزيف هذا أدى إلى ارتفاع بدرجات الحرارة يطابق التوقعات النظرية لنظام ثقب أسود مكافئ، ولكن فقط عندما يمتد جزء من السلسلة إلى ما وراء أفق الحدث. وقد يعني هذا أن تشابك الجسيمات التي تمتد عبر أفق الحدث مفيد في توليد إشعاع هوكينغ.
ومن غير الواضح ما الذي يعنيه هذا بالنسبة للجاذبية الكمومية، لكن النموذج يقدم طريقة لدراسة ظهور إشعاع هوكينغ في بيئة لا تتأثر بالديناميات البرية لتشكيل الثقب الأسود، حسب الباحثين الذين وصفوه بأنه «بسيط للغاية، يمكن تشغيله في مجموعة واسعة من الإعدادات التجريبية». مؤكدين «هذا، يمكن أن يفتح مجالا لاستكشاف الجوانب الأساسية لميكانيكا الكم إلى جانب الجاذبية والفراغات المنحنية في مختلف إعدادات المادة المكثفة».


المملكة المتحدة Technology

اختيارات المحرر

فيديو