Uzay-zamanın yapısını taklit etmek için ışık kullanarak, araştırmacılar kara delikleri ve onları taklit eden egzotik nesneleri daha iyi anlayabilir.
Araştırmacılar laboratuvarda kara deliklere benzer yapılar oluşturabilir
Işığı sıvı benzeri bir forma manipüle ederek, daha sonra uzay-zamanını simüle etmek için kullanarak, araştırmacılar kara delikler ve diğer egzotik nesneler anlayışımızı açmayı umuyorlar.
Kara delikler gibi süper kütleli kozmik nesneler doğrudan incelenmek çok zordur, ancak araştırmacılar kuantum efektlerini kullanarak laboratuvarda yararlı analoglar oluşturabilirler. Örneğin, araştırmacılar daha önce uzay-zaman-fiziksel gerçekliğimizin kumaşı-son derece soğuk atomlar kullanarak simüle etmişlerdi, daha sonra kara deliklerin eşdeğerleriyle doldurdu.
Şimdi, Paris’teki Kastler-Frossel Laboratuvarı’ndaki (LKB) Kévin Falque ve meslektaşları, son derece iyi kontrol edilen bir uzay-zaman analogu oluşturmak için ışık kullandılar.
Bunu yapmak için, yansıtıcı bir yarı iletken malzemeden yapılmış, malzemenin katmanları arasında sıçradığı ve içindeki elektrik yükleri ile etkileşime girdiği küçük bir boşlukta ışık sınırladılar. Bu işlem sırasında, kuantum etkileşimleri nihayetinde ışığı sıvı benzeri bir maddeye dönüştürdü.
Ekip, bu sıvının özelliklerini kontrol etmek için lazerler kullanabilir ve uzay-zamanla aynı geometriye sahip olacak şekilde şekillendirebilir. Ayrıca, bir kara deliğin ufkuna eşdeğer yapılar yaratmak için manipüle edebilirler – nesnelerin düşebileceği ancak asla geri dönemeyeceği kenar.
Işık tabanlı “evrenleri” son derece iyi kontrol edilebildiğinden, Falque ve meslektaşları sadece etkinlik ufukları değil, aynı zamanda daha az dik olan benzer uzay-zaman yapıları da yaratabilirler.
Kara deliklerden çıkan hawking radyasyonunun etkinlik ufkunun dikliğiyle nasıl değiştiğini test etmek için bu benzersiz simülasyonu kullanmayı umuyorlar. Ancak oraya ulaşmak için, deneylerini daha soğuk ve daha izole etmek zorunda kalacaklar, bu da içindeki kuantum efektlerini artıracak.
Ultracold atomları kullanılarak kara delik simülasyonunda hawking radyasyonunun ilk ölçümünde yer alan Juan Ramón Muñoz de Nova, “Çalışma etkileyici bir deneysel tur kuvvetidir” diyor. Yeni deneyin, kara deliklerin nasıl titreştiği veya “halka” da dahil olmak üzere çeşitli yeni fenomenlerin gözlemleri için kapıyı açtığını söylüyor.
İngiltere’deki St Andrews Üniversitesi’ndeki Friedrich Koenig, yeni çalışmanın “en kullanışlı bir platform” gösterdiğini söylüyor. Yerçekimi ile ilgili yeni fikirlerin yanı sıra yerçekimi ve kuantum etkileri arasındaki gizemli etkileşimi test edebilir.
LKB’de Maxime Jacquet, bu deneyin en aşırı sonuçlarından biri, gözlemlenen bazı kara deliklerin aslında sahtekar olduğunu keşfetmemiz olabilir. Horizon teleskop etkinliği tarafından çekilen bir kara deliğin ilk görüntüsü kesinlikle gerçek bir şeye benziyor – ama kara delik gibi görünmek biriyle aynı değil.
Kara delikler gibi ışığı büken büyük nesneler olabilir, bu yüzden görüntülerde onlara benziyor, ancak etkinlik ufukları yok mu? Teorik çalışmalar bunun mümkün olduğunu göstermiştir, ancak ışık tabanlı deneyler bu olasılığı daha fazla keşfedebilir, diyor Jacquet.
Falque, “Süper dikkatli olmalıyız. Bu analoglara sahip olsak da – bir sıvı var ve bir kara delik var – bu nesneler süper farklı” diyor Falque. “Ama bu deneyde yaptığımız şey, kara delikler için kullanılan teoriyi test etmek ve oynamak.”
