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오늘은 빛나는 블랙홀에 대해서 얘기해보록 하겠습니다.
블랙홀 이해하기
블랙홀은 우주에서 가장 극단적인 물체로, 작은 공간에 너무 많은 질량을 담아 있어 빛조차도 접근해도 중력을 벗어날 수 없습니다. 블랙홀을 이해하는 것은 우주를 지배하는 가장 기본적인 법칙을 밝히는 열쇠입니다.
블랙홀은 물리학에서 가장 잘 검증된 두 가지 이론의 한계를 보여주기 때문입니다. 일반 상대성 이론은 중력을 거대한 물체에 의한 시공간 왜곡의 결과로 설명하고 양자 역학은 물리학을 가장 작은 규모로 설명합니다.
블랙홀을 완전히 설명하기 위해서는이 두 이론을 통합하여 양자 중력 이론을 완성해야 합니다.
방사형 블랙홀
사건의 지평선은 출구가 없는 블랙홀을 둘러싸고 있는 무형의 경계이며, 그러기 위해서는 블랙홀이 삼킨 것이 아니라 탈출하는 것을 볼 필요가 있습니다.
그러나 스티븐 호킹 박사는 각 블랙홀이 수평선 주변의 작은 양자 변동으로 인해 소량의 열 복사를 방출해야 한다는 것을 발견했습니다.
불행히도 이 방사선은 직접 감지된 적이 없습니다. 각 블랙홀에서 나오는 호킹 복사의 양은 다른 모든 우주 물체 중에서 감지하기에는 너무 적은(현재 기술로) 생각됩니다.
그러나 호킹 방사선이이 행성에 나타나는 메커니즘을 연구하는 것이 가능하지 않습니까? 암스테르담 대학과 IFW 드레스덴의 연구원들은 이를 조사하기로 결정했습니다. 그리고 그들은 달성했습니다.
합성 블랙홀
이 논문의 수석 저자 인 Lotte Mertens 교수는 "우리는 응축 물질 물리학에서 강력한 도구를 사용하여 블랙홀이라고 불리는 놀라운 천체의 접근할 수 없는 물리학을 테스트하고 싶었습니다."
그래서 연구자들은 전자가 한 원자 사이트에서 다음 원자 사이트로 "점프"할 수 있도록하는 1차원 원자 사슬을 기반으로 한 모델을 연구했습니다.
그들은 사이트 사이를 더 쉽게 이동할 수 있도록 전자를 조정함으로써 블랙홀의 존재로 인한 시공간의 왜곡을 모방할 수 있음을 발견했습니다.
그들은 또한 끈을 따라 호핑 확률의 적절한 변화로 인해 끈의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 이동하는 전자가 블랙홀의 지평선에 접근하는 물질과 똑같이 행동한다는 것을 발견했습니다.
마지막으로, 그들은 모델 시스템이 호킹 방사선과 유사한 합성 지평선이있는 상태에서 측정 가능한 열 여기를 겪는 것을 관찰했습니다.
유추에 의한 학습
모델 시스템에는 실제 중력이 없지만 이 합성 지평선을 연구하면 블랙홀의 물리학에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있습니다.
이와 관련하여 몇 가지 문제가 두드러집니다. 예를 들어, 시뮬레이션 호킹 복사는 열적이며 시스템은 일정한 온도를 갖는 것처럼 보이지만 실제 호킹 복사 상황에서는 순전히 열적일 수 있음을 배제할 수 없으며 실제 블랙홀과 합성 블랙홀 사이에 중요한 평행선이 그려집니다.
인공 블랙홀은 또한 호킹 복사의 출현이 시공간의 왜곡의 변화 또는 방사선을 보는 관찰자에 의한 시공간 왜곡에 대한 인식의 변화를 필요로 한다는 것을 보여줍니다.
마지막으로, 호킹 방사선은 합성 지평선 너머에 끈의 일부가 있어야 함을 시사합니다. 즉, 열 복사의 존재는 수평선의 양쪽에 있는 물체 사이의 양자 얽힘의 양자 기계적 특성과 밀접한 관련이 있습니다.
연구 요약
양자 물질 모델의 합성 수평성은 현대 중력 이론의 근본적인 문제를 탐구하는 또 다른 경로를 제공합니다. 여기서 우리는 이러한 개념을 수평선이 있는 상태에서 열 양자 상태의 출현 문제에 적용하고 중력 환경에서 지평선의 순간적 생성과 응축된 물질 물질로 인한 바닥상태의 열을 연구합니다.
1차원 격자 모델에서 위치 종속 호핑 진폭의 갑작스러운 담금질은 인공 지평의 형성과 관련된 열 상태의 출현을 확립했습니다. 결과는 담금질 후 해밀토니 안이 담금질 전 시스템의 얽힌 해밀토니 안과 일치하는 경우 긴 사슬의 온도가 해당 Unruh 온도와 동일하다는 것을 보여주었습니다.
방사선에 대한 상세한 분석을 바탕으로 인공 지평선이 순수한 열원으로 행동하는 데 필요한 조건을 공식화하여이 양자 역학적 및 중력 적 측면의 상호 작용에 대한 실험적 조사를위한 길을 열었습니다.