首次在實驗室裡間接驗證了霍金輻射的真實性
實驗室創造的模擬黑洞提供了新證據，證明這些神秘的天體確實在向外輻射電磁波。證據是間接的：物理學家證明黑洞模擬物具有溫度，而它是斯蒂芬·霍金預言的著名現象——霍金輻射的必要先決條件。
在廣義相對論的框架里，黑洞是不可避免的。它的引力如此強烈，甚至光——宇宙中最快的東西——也無法逃逸。因此，廣義相對論下的黑洞不應存在電磁輻射現象。
但是霍金在1974年提出的一個理論，當我們考慮到量子力學時，黑洞確實會發出一些東西：一種存在於理論中的電磁輻射，後被命名為霍金輻射。
霍金輻射類似於由黑洞溫度產生的黑體熱輻射，其強度與黑洞的質量成反比。然而，要想在現實的宇宙中檢測出該現象，十分的不現實。畢竟就連黑洞本身，當時都只是理論中存在的天體。
測量黑洞的溫度也不是一件容易的事。質量相當於太陽的黑洞的表面溫度僅有60納開爾文(1納開等於十億分之一開爾文)。它所吸收的宇宙微波背景輻射遠遠高於它發射的霍金輻射；黑洞越大，表面溫度就越低。
今年早些時候，科學家利用光纖模擬黑洞。這一次則利用一組超冷銣原子，把原子簇冷卻到僅僅比絕對零度高几十億分之一開爾文。它們也被稱為玻色 —愛因斯坦凝聚物。
當這種冷凝物開始流動時，它會產生一種被稱為聲學黑洞的東西：捕獲聲音(聲子)而不是光(光子)。在能級較高的一端，冷凝物流動緩慢;反之，它流動加快。兩者之間存在著一個聲音的"事件視界"。
正如Technion-Israel Institute of Technology的物理學家Jeff Steinhauer及其同事在2016年所展示的那樣，當一對糾纏的聲子出現在聲音事件視界處時，一個聲子會被低速冷凝物推開——這就是聲學版的霍金輻射。
與此同時，高速冷凝物比另一個聲子移動得更快，因此它被模擬黑洞吞噬——或者說，Steinhauer團隊認為應該如此。但在前面提到的光纖實驗里，項目領導者Ulf Leonhardt發現無法排除結果是統計異常點，所以團隊回過頭來改進實驗。
他們的新結果再一次表明，一個聲子會被吸入聲音黑洞，而另一個可以逃離。這一次，不確定性的空間要小得多——Leonhardt看起來非常激動。
「為Jeff乾杯，他們邁出了重要的一步。這是他應該感到自豪的工作，我們應該為優秀論文慶祝。」
但實驗也產生了另一個結果。
「de Nova和他同事的工作最顯著的特徵是新穎性，它是一種巧妙的測量方案。」諾丁漢大學的數學家Silke Weinfurtner在報告的評論中寫道，「他們在黑洞的量子模擬實驗中的的發現為霍金溫度提供了第一個證據。」
因此，支持霍金的證據正在增加，最新的檢測模擬黑洞溫度的技術可以幫助我們更深入地了解黑洞的熱力學性質。
該研究發表在《自然》上。
本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
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