Fizikçiler, laboratuvarda kara deliği taklit ederek, gerçek kara deliklerden teorik olarak yayıldığı düşünülen bir ışımayı gözlemlemeyi başardı. Bu gelişme, evreni anlamamızı sağlayan iki temel teoriyi uzlaştırma yolunda önemli bir adım olabilir.
Teknolojinin ve bilimin nabzını tutan Teknoscope olarak, evrenin en gizemli nesnelerinden biri olan kara delikler üzerine yapılan son çalışmalardan birini mercek altına alıyoruz. 2022 yılında bir grup fizikçi, tek sıra halinde dizilmiş atom zincirlerini kullanarak bir kara deliğin olay ufkunu simüle etti. Bu deneyde, kara deliğin uzay-zaman dokusunda yarattığı bozulmalar sonucu ortaya çıkan ve teorik olarak Hawking ışıması olarak bilinen parçacıkların bir benzeri gözlemlendi.
Bu tür bir laboratuvar simülasyonu, evreni iki farklı şekilde açıklayan, ancak şu anda birbiriyle çelişen iki temel bilimsel çerçeveyi birleştirmemize yardımcı olabilir. Bunlardan ilki, yerçekimini uzay-zaman adı verilen sürekli bir alan olarak tanımlayan genel görelilik teorisidir. Diğeri ise olasılık matematiğini kullanarak parçacıkların davranışlarını açıklayan kuantum mekaniğidir.
Evrenin her yerinde geçerli olacak, kuantum kütleçekimi için birleşik bir teori oluşturmak adına, bu iki birbiriyle bağdaşmayan teorinin bir yolunu bularak uyum sağlaması gerekiyor. Kara delikler ise bu noktada devreye giriyor ve evrendeki en tuhaf ve en ekstrem nesneler olarak karşımıza çıkıyor. Bu devasa kütleli nesneler o kadar yoğun ki, merkez kütlelerinden belirli bir mesafede, evrendeki hiçbir hız onları çöküşten kurtaramıyor; ışık hızı bile yetersiz kalıyor.
Kara deliğin kütlesine bağlı olarak değişen bu mesafeye olay ufku adı veriliyor. Bir nesne bu sınırı aştığında, akıbeti hakkında hiçbir bilgi geri gelmediği için ne olduğunu yalnızca hayal edebiliyoruz. Ancak 1974'te Stephen Hawking, olay ufkunun yarattığı kuantum dalgalanmalarındaki kesintilerin, termal ışımasına çok benzeyen bir radyasyona yol açtığını öne sürmüştü.
Eğer Hawking ışıması mevcutsa, bizim onu tespit etmemiz için çok zayıf kalıyor. Belki de evrenin uğultulu statik gürültüsünden bu ışıma hiçbir zaman ayırt edilemeyecek. Ancak, laboratuvar ortamlarında kara delik benzerleri oluşturarak bu ışımanın özelliklerini inceleyebiliriz.
Daha önce de benzer deneyler yapılmıştı, ancak Kasım 2022'de Amsterdam Üniversitesi'nden Lotte Mertens liderliğindeki bir ekip yeni bir yaklaşım denedi. Tek bir atom zinciri, elektronların bir pozisyondan diğerine 'atlayabileceği' bir yol olarak kullanıldı. Bu zıplamanın kolaylığı ayarlanarak, fizikçiler belirli özelliklerin kaybolmasını sağladılar ve etkin bir şekilde, elektronların dalga benzeri doğasını bozan bir tür olay ufku yarattılar.
Ekibin belirttiğine göre, bu sahte olay ufku, yalnızca zincirin bir kısmının olay ufkunu geçtiği simülasyonlarda, eşdeğer bir kara delik sisteminin teorik beklentilerine uyan bir sıcaklık artışına neden oldu. Bu durum, olay ufkunu aşan parçacıkların dolaşıklığının, Hawking ışımasının oluşumunda kritik bir rol oynayabileceği anlamına gelebilir.
Simüle edilen Hawking ışıması, yalnızca belirli bir zıplama genliği aralığında termaldi ve uzay-zamanın 'düz' kabul edildiği simülasyonlarla başladı. Bu, Hawking ışımasının yalnızca belirli durum aralıklarında ve yerçekiminden kaynaklanan uzay-zaman eğriliğinde bir değişiklik olduğunda termal olabileceğini düşündürüyor.
Bu durumun kuantum kütleçekimi için ne anlama geldiği henüz belirsiz, ancak bu model, kara delik oluşumunun kaotik dinamiklerinden etkilenmeyen bir ortamda Hawking ışımasının ortaya çıkışını incelemek için bir yol sunuyor. Araştırmacılara göre, bu basitliği sayesinde geniş bir deneysel düzeneğe uyarlanabilir.
Araştırmacılar, "Bu, çeşitli yoğun madde ortamlarında kütleçekimi ve eğimli uzay-zamanların yanı sıra temel kuantum mekaniksel yönleri keşfetmek için bir yol açabilir" şeklinde belirtti. Araştırma, Physical Review Research dergisinde yayımlandı.
