سیاهچاله ها می توانند مانند ذرات کوانتومی رفتار نمایند - مجله آزات وب

هدف مطالعه تازه ای که 28 اکتبر (6 آبان) در فیزیکال ریویو لترز (Physical Review Letters) منتشر شده است، یافتن ارتباط مبهم میان فیزیک اعجاب آور و خم کننده فضا-زمان در اجرام پرجرم مانند سیاهچاله ها و اصول حاکم بر رفتار ریزترین ذرات زیراتمی، بر پایه مدل سازی رایانه ای بود.

تیم پژوهشی یک چارچوب ریاضی ایجاد کرد که یک ذره کوانتومی شبیه سازی شده را درست خارج از یک سیاهچاله غول پیکر شبیه سازی شده قرار می داد. این شبیه سازی نشان داد که سیاهچاله نشانه هایی از برهم نهی کوانتومی، یعنی توانایی وجود هم زمان در چندین حالت را از خود نشان می دهد. در این مورد، می توانست هم زمان پرجرم و کاملا کم جرم باشد.

جاشوا فو (Joshua Foo) پژوهشگر دکترای فیزیک نظری دانشگاه کوئینزلند در این باره گفت: می خواستیم ببینیم که آیا سیاهچاله ها می توانند هم زمان جرم های بسیار متفاوتی داشته باشند یا خیر و معلوم شد که دارند. اینکه آیا سیاهچاله ها هم از خود رفتارهای عجیب و شگفت انگیز فیزیک کوانتومی را نشان می دهند یا خیر، تا کنون کامل آنالیز نشده است.

برترین نمونه شناخته شده از برهم نهی کوانتومی آزمایش گربه شرودینگر است، یک آزمایش فکری که به وسیله فیزیکدان اوایل قرن بیستم، اروین شرودینگر (Erwin Schrödinger) برای نشان دادن بعضی از مسائل کلیدی فیزیک کوانتومی طراحی شد.

طبق تئوری های کوانتومی، ذرات زیراتمی تا زمانی که با دنیای بیرونی تعامل نداشته باشند، به طور هم زمان در چندین حالت وجود دارند. و این تعامل که می تواند حتی عمل ساده مقدار گیری یا مشاهده باشد، ذره را به یکی از حالت های ممکن پرتاب می نماید.

شرودینگر که در سال 1933 برنده جایزه نوبل فیزیک شد، قصد داشت با این آزمایش پوچ بودن نظریه کوانتومی را نشان دهد، زیرا طبق آن گربه ای که در جعبه قفل شده قرار گرفته است، بر اساس رفتار تصادفی اتم ها می تواند هم زمان مرده و زنده باشد؛ تا زمانی که یک ناظر برهم نهی را بشکند.

اما معین شد در حالی که یک گربه در یک جعبه، بدون در نظر گرفتن عمل ناظر، ممکن است مرده باشد، یک ذره کوانتومی ممکن است در واقع در حالت دوگانه وجود داشته باشد و مطالعه تازه نشان می دهد که یک سیاهچاله هم همین طور است.

فیزیکدان نظری ژاکوب بکنشتاین (Jacob Bekenstein) نخستین کسی بود که احتمال داد سیاهچاله ها دارای خواص کوانتومی باشند. چون یک سیاهچاله با جرم آن تعریف می گردد، برهم نهی کوانتومی آن باید به این معنی باشد که این دروازه گرانشی عجیب می تواند جرم های متعددی داشته باشد که در نسبت های خاصی قرار می گیرند.

ماگدالنا زیچ (Magdalena Zych) فیزیکدان دانشگاه کوئینزلند و یکی از سرپرستان مطالعه تازه در این زمینه گفت: مدل سازی ما نشان داد که این جرم های تجمیع شده، در واقع همان طور که بکنشتاین پیش بینی نموده بود، در باندها یا نسبت های معینی هستند. ما تصور نمی کردیم واقعا چنین الگویی وجود داشته باشد و از این یافته ها شگفت زده ایم.

هرچند این درک تازه ما را به شرح آنچه درون سیاهچاله ها می گذرد نزدیک تر نمی نماید، اما در هر صورت بسیار فوق العاده تر از چیزی است که می توانستیم تصور کنیم.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از رفتار کوانتومی یک سیاهچاله

Credit: NightCafe Creator AI

منبع: Space