Cakrawala peristiwa adalah pabrik yang dapat disesuaikan untuk keterjeratan kuantum

Fisikawan Universitas Negeri Louisiana telah memanfaatkan teknik teori informasi kuantum untuk mengungkapkan mekanisme untuk memperkuat atau “merangsang” produksi keterjeratan dalam efek Hawking secara terkendali. Selanjutnya, para ilmuwan ini mengusulkan protokol untuk menguji ide ini di laboratorium menggunakan cakrawala peristiwa yang diproduksi secara sintetis. Hasil ini baru-baru ini diterbitkan di Surat Tinjauan Fisik“Aspek Kuantum Radiasi Hawking Terstimulasi dalam Sepasang Lubang Hitam Putih yang Dianalogikan”, Ivan Agullo, Anthony J. Brady dan Demetrius Kranas mempresentasikan ide-ide ini dan menerapkannya pada sistem optik yang berisi analog lubang hitam putih.

Lubang hitam adalah salah satu hal yang paling membingungkan di alam semesta kita, sebagian besar disebabkan oleh fakta bahwa cara kerja bagian dalamnya tersembunyi di balik tabir yang sepenuhnya misterius – cakrawala peristiwa lubang hitam.

Pada tahun 1974, Stephen Hawking menambahkan lebih banyak misteri pada karakter lubang hitam dengan menunjukkannya sekali efek kuantitatif Sebuah lubang hitam sama sekali tidak hitam, melainkan memancarkan radiasi, seolah-olah itu adalah benda panas, secara bertahap kehilangan massa dalam apa yang disebut “proses penguapan Hawking”. Selain itu, perhitungan Hawking menunjukkan bahwa radiasi yang dipancarkan secara mekanis terjerat dengan perut lubang hitam itu sendiri. Keterikatan ini adalah tanda kuantum dari efek Hawking. Hasil yang mengejutkan ini sulit, jika bukan tidak mungkin, untuk diuji pada lubang hitam astrofisika, karena radiasi Hawking yang redup telah dibayangi oleh sumber radiasi lain di alam semesta.

Di sisi lain, di tahun delapan puluhan, a Artikel utama oleh William Unrue Dia menunjukkan bahwa produksi spontan partikel Hawking yang terjerat terjadi dalam sistem apa pun yang dapat mendukung cakrawala peristiwa yang efektif. Sistem seperti itu umumnya berada di bawah payung “sistem gravitasi analog” dan telah membuka jendela untuk menguji ide-ide Hawking di laboratorium.

Penyelidikan eksperimental yang serius ke dalam sistem gravitasi analog — terbuat dari kapasitor Bose-Einstein, serat optik nonlinier, atau bahkan air yang mengalir — telah berlangsung selama lebih dari satu dekade. Radiasi Hawking yang dirangsang dan dihasilkan secara spontan baru-baru ini diamati di beberapa platform, tetapi pengukuran keterjeratan terbukti sulit dipahami karena sifatnya yang samar dan rapuh.

“Kami menunjukkan bahwa dengan menerangi cakrawala, atau cakrawala, dengan keadaan kuantum yang dipilih dengan tepat, seseorang dapat memperkuat produksi keterjeratan dalam proses Hawking dengan cara yang merdu,” kata Associate Professor Ivan Agulu. “Sebagai contoh, kami menerapkan ide-ide ini pada kasus taktil dari sepasang lubang hitam putih analog yang berbagi interior dan diproduksi dalam bahan optik nonlinier.”

“Banyak alat informasi kuantum yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari penelitian pascasarjana saya dengan Profesor Jonathan B Dowling,” kata Ph.D. 2021. Alumnus Anthony Brady, peneliti postdoctoral di University of Arizona. “John karismatik, dan dia memperkenalkan karisma dan karismanya ke dalam sains, serta nasihatnya. Dia mendorong saya untuk mengerjakan ide-ide aneh, seperti lubang hitam analog, dan melihat apakah saya bisa menggabungkan teknik dari berbagai bidang fisika— seperti informasi kuantum dan gravitasi analog—untuk Menghasilkan sesuatu yang baru, atau “bagus”, seperti yang sering dia katakan.

“Proses Hawking adalah salah satu fenomena fisik terkaya yang menghubungkan bidang fisika yang tampaknya tidak terkait dari teori kuantum hingga termodinamika dan relativitas,” kata Demetrius Kranas, seorang mahasiswa pascasarjana di LSU. “Lubang hitam analog telah datang untuk menambahkan rasa ekstra pada efeknya, memberi kami, pada saat yang sama, kemungkinan yang menarik untuk mengujinya di lab. Analisis numerik terperinci kami memungkinkan kami untuk mengeksplorasi fitur-fitur baru dari proses Hawking, membantu kita lebih memahami persamaan dan perbedaan antara astrofisika dan analog. lubang hitam. ”