نجح فريق من الفيزيائيين في جامعة السوربون في إنشاء نموذج اصطناعي لثقب أسود داخل المختبر، وتمكنوا من رصد أحد أكثر الظواهر غموضا في الفيزياء النظرية: إشعاع هوكينغ.

البحث، المنشور حديثا في مجلة Physical Review Letters، يمهد الطريق لفهم أعمق لتفاعلات الجسيمات والقوى في الزمكان، كما يقدم خطوة مهمة نحو تقريب الظواهر الكونية إلى نطاق التجربة المخبرية.

ماذا يعني إنشاء ثقب أسود في المختبر؟

استندت التجربة إلى منصة جديدة تعتمد على سائل كمومي يُدعى "سائل البولاريتون"، يتكون من جسيمات شبه كمومية تنشأ نتيجة التفاعل القوي بين الفوتونات (جسيمات الضوء) والإكسيتونات (أزواج إلكترونات وثقوب في أشباه الموصلات).

هذا النظام المبتكر يسمح بمحاكاة سلوك الثقوب السوداء داخل بيئة مضبوطة.

اختبار تنبؤات إشعاع هوكينغ

قاد العالمان ماكسيم جاكيه وألبرتو براماتي الفريق البحثي في محاكاة تأثير هوكينغ، وهو ظاهرة تنبأت بها النظرية الكمومية تقضي بأن الثقوب السوداء تشع حرارة عند حدودها المعروفة بـ"أفق الحدث".

ونظرا لاستحالة اختبار هذا التأثير في الفضاء حاليا، صمم العلماء نموذجا تجريبيا يحاكي هذه الظاهرة بدقة داخل المختبر.

رصد طيف المجال الكمومي داخل "أفق الحدث"

أظهرت النماذج أن سائل البولاريتون يمكنه بالفعل إنشاء أفق شبيه بـ"أفق الحدث"، حيث ظهرت موجات طاقة سالبة وهي المكون الأساسي لإشعاع هوكينغ.

أكد الباحث كيفن فالك، وهو طالب دراسات عليا ضمن الفريق، وجود هذه الظواهر عبر قياس طيف المجال الكمومي داخل وخارج الأفق الاصطناعي.

منصة قابلة للتعديل تسمح بفحص النظريات الكمية بدقة

تتميّز هذه المنصة بمرونتها الكبيرة، حيث يمكن التحكم في شكل الأفق وزاوية ميله، مما يسمح للعلماء بمراقبة تغيرات سلوك الحقول الكمومية بتفصيل غير مسبوق.

هذه الإمكانية تفتح الباب أمام اختبار نظريّات كانت حتى الآن مجرد افتراضات رياضية.

خطوة نحو محاكاة ثقوب سوداء دوّارة

لا يقتصر الابتكار على تأكيد ما تم التنبؤ به نظريا فحسب، بل إنه يمهّد الطريق لاستكشاف ظواهر جديدة في الفيزياء الكمومية لم يكن من الممكن الوصول إليها في السابق.

في المستقبل، يطمح الفريق لمحاكاة ثقوب سوداء ذات دوران، لدراسة تأثيرات معقدة مثل التشابك الكمومي وتعزيز الإشعاع.