Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, стало важным шагом в попытках ученых приблизить космос к лаборатории. Физики из Сорбоннского университета создали платформу, способную имитировать квантовую теорию поля — физическую модель, описывающую взаимодействие частиц и сил в пространстве-времени.
Эта система основана на особой квантовой жидкости из поляритонов — квазичастиц, возникающих при сильном взаимодействии фотонов (частиц света) и экситонов (пар электрона и дырки в полупроводниках).
Команда под руководством Максима Ж. Жаке и Альберто Брамати поставила перед собой задачу проверить одно из самых смелых предсказаний квантовой теории поля — эффект Хокинга. Это явление предполагает, что черные дыры излучают тепло за счет квантовых флуктуаций у горизонта событий — границы, за пределами которой ничто не может вырваться наружу. Проверить это напрямую в космосе сегодня невозможно, поэтому ученые решили создать экспериментальный аналог.
Для этого они провели моделирование, которое показало: поляритонные жидкости могут образовывать горизонт, схожий с горизонтом событий. При определенных условиях в такой системе возникают волны отрицательной энергии — ключевой элемент механизма излучения Хокинга. Эти результаты подтвердили эксперименты аспиранта Кевина Фалька, сумевшего измерить спектр квантового поля внутри и вне искусственного горизонта.
Главная особенность новой платформы заключается в ее гибкости. Ученые могут управлять геометрией горизонта, меняя его крутизну и конфигурацию, а также наблюдать за изменением поведения квантового поля. Это открывает путь к детальной проверке предсказаний квантовой теории поля и, возможно, к созданию условий для генерации аналога излучения Хокинга в лаборатории.
Физики подчеркивают, что речь идет не только о подтверждении старых гипотез. Высокое спектральное разрешение и возможность настраивать эксперимент дают шанс исследовать новые режимы квантовых эффектов, которые раньше были недостижимы. В будущем команда планирует смоделировать даже вращающиеся аналоги черных дыр, чтобы изучить явления, связанные с квантовой запутанностью и усилением излучения.
Ранее Наука Mail рассказала, как необычный пульсар показал альтернативный источник рентгеновского излучения, бросив вызов прежним теориям.
