19 t sedan
Laboratory Simulation of an Analogue Black Hole Event Horizon Direct Observation of Hawking-like Radiation in a Quantum System Researchers have constructed a tabletop analogue of a black hole event horizon using a precisely configured Bose–Einstein condensate of ultracold atoms. This system replicates the kinematic conditions under which outgoing waves are trapped at a sonic horizon, mimicking the causal boundary of a gravitational black hole where escape velocity exceeds the local speed of propagation.The experiment employs a flowing atomic medium in which the flow velocity transitions from subsonic to supersonic, establishing an effective metric analogous to the Painlevé–Gullstrand form of the Schwarzschild spacetime. Phonons propagating against the supercritical flow are unable to escape the horizon, thereby forming a one-way membrane that prohibits retropropagation—precisely the defining feature of an astrophysical event horizon.Most significantly, the system spontaneously emits a steady flux of correlated phonon pairs across the horizon. One member of each pair is trapped inside the analogue interior, while the partner escapes to infinity as detectable thermal radiation. Spectral analysis confirms that this emission follows a Planckian distribution with a temperature proportional to the surface gravity of the analogue horizon, in quantitative agreement with Hawking’s original prediction for quantum field theory in curved spacetime:TH=ℏκ2πkBT_H = \frac{\hbar \kappa}{2\pi k_B}T_H = \frac{\hbar \kappa}{2\pi k_B} where κ\kappa\kappa is the surface gravity determined by the spatial gradient of the flow velocity.Unlike astrophysical black holes, where direct detection of Hawking radiation is precluded by cosmic distances and minuscule temperatures (∼10−8\sim 10^{-8}\sim 10^{-8} K for a solar-mass black hole), this laboratory analogue operates at accessible energy scales and allows real-time measurement of the radiation spectrum, pair-correlation statistics, and stimulated emission responses.The platform requires no gravitational field or spacetime curvature; the effect emerges purely from the interplay of quantum fluctuations and the engineered dispersion relation in the flowing condensate. This decoupling of geometry from kinematics provides a controlled environment to probe open questions at the interface of quantum mechanics and general relativity, including information loss, trans-Planckian modes, and the thermodynamic arrow of time.Far from a destructive singularity, this miniature horizon is a precision instrument—one that transforms one of cosmology’s most elusive predictions into a verifiable laboratory phenomenon.
11,73 tn
164
Innehållet på den här sidan tillhandahålls av tredje part. Om inte annat anges är OKX inte författare till den eller de artiklar som citeras och hämtar inte någon upphovsrätt till materialet. Innehållet tillhandahålls endast i informationssyfte och representerar inte OKX:s åsikter. Det är inte avsett att vara ett godkännande av något slag och bör inte betraktas som investeringsrådgivning eller en uppmaning att köpa eller sälja digitala tillgångar. I den mån generativ AI används för att tillhandahålla sammanfattningar eller annan information kan sådant AI-genererat innehåll vara felaktigt eller inkonsekvent. Läs den länkade artikeln för mer detaljer och information. OKX ansvarar inte för innehåll som finns på tredje parts webbplatser. Innehav av digitala tillgångar, inklusive stabila kryptovalutor och NFT:er, innebär en hög grad av risk och kan fluktuera kraftigt. Du bör noga överväga om handel med eller innehav av digitala tillgångar är lämpligt för dig mot bakgrund av din ekonomiska situation.