Laboratóriumi fekete lyukak – polaritonfolyadékokkal
Jelentőséggel bír, hogy mivel a Hawking-sugárzás asztrofizikai körülmények között egyelőre kimutathatatlan, a kutatók alternatív, laboratóriumban szimulált rendszereket keresnek. A Sorbonne Egyetem kutatóinak legújabb eredményei alapján egy új kísérleti platform jelent meg: az általuk javasolt QFT-szimulátor egy egydimenziós polaritonfolyadék, amely olyan kvázi-részecskékből áll, amelyek a fotonok (fényszemcsék) és az excitonok (félvezetőkben kötött elektron-lyuk párok) erős kölcsönhatásaiból keletkeznek.
Kvin Falque és csapata numerikus szimulációkkal meghatározta, milyen feltételek mellett lehet laboratóriumban érdemben Hawking-hatást szimulálni. A kísérlet során nemcsak mesterséges horizontot sikerült létrehozniuk ezzel a polaritonfolyadékkal, hanem mérni is tudták a kvantumtérnek megfelelő, kis amplitúdójú gerjesztési spektrumot a horizonton belül és kívül egyaránt.
Negatív energiájú hullámok, teljes körű fotonmanipuláció
A tanulmány rávilágít arra, hogy a hullámok hullámhosszfüggő oszcillációs frekvenciája – azaz a diszperzió –, valamint az áramló folyadék Doppler-hatása együtt negatív energiájú hullámokat keltenek a horizonton belül, ami alapvető feltétele a Hawking-jelenségnek. A polaritonfolyadék precíz manipulálhatósága lehetővé tette különféle horizontgeometriák létrehozását, ami eddig példátlan volt. Minderre teljesen optikai eljárást alkalmaznak: lézerekkel hozzák létre a polaritonfolyadékot, amely később mérhető fotonokra bomlik szét.
Jövőkutatás: összefonódás, forgó fekete lyukak és frekvenciafüggés
Mindezek ellenére a laboratóriumi horizontok létrehozása önmagában is ritka bravúr, és a horizont geometriájának finomhangolása teljesen új irányokat nyithat meg mind a kísérleti, mind az elméleti fizikában. Így arra lehet következtetni, hogy a QFT eddig feltérképezetlen régiói is elérhetők. Falque csapata már most kiemelkedő felbontású spektrális mérést végzett, ami ígéretes annak tekintetében, hogy a jövőben a Hawking-hatás frekvenciafüggését pontosan vizsgálhatják.
Céljaik között szerepel a Hawking-effektus által okozott kvantum-összefonódás laboratóriumi kimutatása is, sőt, a platformot forgó fekete lyukak modellezésére is alkalmaznák, hogy feltárják, miként viselkedik az összefonódás elméletileg jósolt, rotációval erősödő jelenségei esetén. Az ilyen kutatások akár teljesen új, laboratóriumban ellenőrizhető kvantumtérelméleti effektusokat is feltárhatnak.
