นักวิทยาศาสตร์อาจเพิ่งก้าวไปสู่การทดลองพิสูจน์การมีอยู่ของ- การใช้อะนาล็อกใยแก้วนำแสงของขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งเป็นแบบจำลองที่สร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ - นักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์ Weizmann ในเมือง Rehovot ประเทศอิสราเอลรายงานว่าพวกเขาได้สร้างรังสีฮอว์คิงที่ถูกกระตุ้น
ภายใต้หลุมดำเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เมื่อมีบางสิ่งเดินทางเกินขอบฟ้าเหตุการณ์เข้าสู่ใจกลางหลุมดำ จะไม่มีทางหวนกลับได้ แรงโน้มถ่วงของหลุมดำที่มีความรุนแรงมากจนไม่มีแม้แต่แสงซึ่งเป็นสิ่งที่เร็วที่สุดในจักรวาลก็สามารถบรรลุความเร็วหลุดพ้นได้
ภายใต้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป หลุมดำจึงไม่ปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา แต่ด้วยความที่ยังเยาว์วัยตามทฤษฎีในปี 1974 มันจะปล่อยบางสิ่งออกมาเมื่อคุณเพิ่มกลศาสตร์ควอนตัมเข้าไปในส่วนผสม
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าตามทฤษฎีนี้เรียกว่ารังสีฮอว์กิง- มันดูเหมือนรังสีตัวดำที่เกิดจากอุณหภูมิของหลุมดำซึ่งมีสัดส่วนผกผันกับมวลของมัน (ดูวิดีโอด้านล่างเพื่อทำความเข้าใจแนวคิดที่ประณีตนี้)
รังสีนี้จะหมายความอย่างนั้นมีการระเหยอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอ แต่ตามหลักคณิตศาสตร์แล้ว การแผ่รังสีนี้จางเกินไปที่จะตรวจพบด้วยเครื่องมือปัจจุบันของเรา
ดังนั้น ลองพยายามสร้างมันขึ้นมาใหม่ในห้องแล็บ โดยใช้อะนาล็อกของหลุมดำ สิ่งเหล่านี้สามารถสร้างขึ้นได้จากสิ่งที่ก่อให้เกิดคลื่น เช่นคลื่นของเหลวและเสียงในถังพิเศษ, จากโบส-ไอน์สไตน์ควบแน่นหรือจากแสงที่มีอยู่ในใยแก้วนำแสง
"รังสีฮอว์กิงเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปมากกว่าที่คิดไว้ในตอนแรก"นักฟิสิกส์ Ulf Leonhardt อธิบายกับ Physics World- “มันสามารถเกิดขึ้นได้ทุกครั้งที่มีการสร้างขอบฟ้าเหตุการณ์ ไม่ว่าจะเป็นในฟิสิกส์ดาราศาสตร์หรือแสงในวัสดุเชิงแสง คลื่นน้ำ หรืออะตอมที่เย็นจัด”
เห็นได้ชัดว่าสิ่งเหล่านี้จะไม่สร้างผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำ (ซึ่งเป็นสิ่งที่ดีสำหรับเราที่มีอยู่) แต่คณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องนั้นคล้ายคลึงกับคณิตศาสตร์ที่อธิบายหลุมดำภายใต้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ครั้งนี้วิธีที่ทีมเลือกใช้คือระบบใยแก้วนำแสงพัฒนาโดยลีออนฮาร์ดเมื่อหลายปีก่อน
ใยแก้วนำแสงมีรูปแบบไมโครอยู่ด้านใน และทำหน้าที่เป็นท่อร้อยสาย เมื่อเข้าสู่เส้นใย แสงจะช้าลงเพียงเล็กน้อย ในการสร้างอะนาล็อกขอบฟ้าเหตุการณ์ แสงเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษสองจังหวะที่มีสีต่างกันจะถูกส่งลงไปที่ไฟเบอร์ อันแรกรบกวนอันที่สอง ส่งผลให้เกิดเอฟเฟกต์ขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งสังเกตได้จากการเปลี่ยนแปลงของดัชนีการหักเหของแสงของไฟเบอร์
จากนั้นทีมงานจึงใช้แสงเพิ่มเติมบนระบบนี้ ซึ่งส่งผลให้มีรังสีเพิ่มขึ้นและมีความถี่เป็นลบ กล่าวอีกนัยหนึ่ง แสง 'เชิงลบ' กำลังดึงพลังงานจาก 'ขอบฟ้าเหตุการณ์' ซึ่งเป็นข้อบ่งชี้ของการแผ่รังสีฮอว์กิงที่ถูกกระตุ้น
แม้ว่าการค้นพบจะเจ๋งมากอย่างไม่ต้องสงสัย แต่เป้าหมายสุดท้ายของการวิจัยดังกล่าวคือการสังเกตรังสีฮอว์กิงที่เกิดขึ้นเอง
การปล่อยก๊าซกระตุ้นเป็นสิ่งที่ดูเหมือน - การปล่อยก๊าซที่ต้องใช้การกระตุ้นด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก ในขณะเดียวกันรังสีฮอว์กิงที่เล็ดลอดออกมาจากหลุมดำจะมีความหลากหลายที่เกิดขึ้นเองและไม่ถูกกระตุ้น
มีปัญหาอื่น ๆ เกี่ยวกับการทดลองรังสีฮอว์กิงที่ถูกกระตุ้น กล่าวคือ พวกมันไม่ค่อยมีความคลุมเครือ เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเงื่อนไขรอบขอบฟ้าเหตุการณ์ขึ้นมาใหม่ในห้องทดลองอย่างแม่นยำ
ตัวอย่างเช่น ในการทดลองนี้ เป็นเรื่องยากที่จะแน่ใจ 100 เปอร์เซ็นต์ว่าการแผ่รังสีดังกล่าวไม่ได้เกิดจากการขยายรังสีปกติ แม้ว่าลีออนฮาร์ดและทีมของเขาจะมั่นใจว่าการทดลองของพวกเขาก่อให้เกิดรังสีฮอว์กิงจริงๆ ก็ตาม
ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดก็ตาม มันเป็นความสำเร็จที่น่าทึ่งและได้นำปริศนามาสู่มือของทีมด้วยเช่นกัน พวกเขาพบว่าผลลัพธ์ไม่เป็นไปตามที่พวกเขาคาดหวัง
“การคำนวณเชิงตัวเลขของเราทำนายแสงฮอว์กิงที่แรงกว่าที่เราเคยเห็นมาก”Leonhardt บอกกับ Physics World-
“เราวางแผนที่จะสอบสวนเรื่องนี้ต่อไป แต่เราเปิดรับเรื่องน่าประหลาดใจและยังคงเป็นนักวิจารณ์ที่เลวร้ายที่สุดของเราเอง”
งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารจดหมายทบทวนทางกายภาพ-
