Análogo de buraco negro gerado em laboratório revela brilho semelhante ao de Hawking

Em novembro de 2022, uma equipa de investigação da Universidade de Amesterdão realizou uma experiência marcante:recriaram o horizonte de eventos de um buraco negro num ambiente de laboratório controlado e detetaram um brilho ténue que lembra a radiação Hawking. O estudo, publicado na Physical Review Research sob o título “Termalização por um horizonte sintético”, demonstra que a física exótica de um horizonte de eventos cósmicos pode ser simulada na Terra.

Como o horizonte sintético foi construído

A pesquisadora principal LotteMertens e seus colegas organizaram uma cadeia única de átomos, ajustando com precisão a probabilidade de salto de elétrons entre eles. Ao ajustar essa taxa de tunelamento, eles criaram uma transição acentuada na cadeia que atua como um horizonte de eventos – um limite além do qual as excitações não podem escapar. Quando um segmento da cadeia foi movido através desta fronteira, a equipe observou um aumento mensurável de temperatura e, notavelmente, um aumento sutil na radiação emitida.

Conectando o experimento à radiação Hawking

A previsão de Stephen Hawking de 1974 sobre a emissão de partículas no horizonte de um buraco negro – agora chamada de radiação Hawking – surge de flutuações do campo quântico perto do horizonte de eventos. Na experiência de Amesterdão, o horizonte sintético produziu um brilho que reflecte a radiação térmica esperada de um verdadeiro buraco negro, fornecendo provas tangíveis da teoria de Hawking num cenário de mesa.

Por que isso é importante para a física fundamental

Os buracos negros ficam na interseção da relatividade geral e da mecânica quântica de Einstein. A observação da radiação semelhante à de Hawking num laboratório preenche a lacuna entre estes dois pilares, oferecendo um novo caminho para testar conceitos de gravidade quântica e procurar uma teoria unificada de tudo.

Embora o buraco negro conhecido mais próximo, GaiaBH1, esteja a cerca de 1.500 anos-luz de distância, e a primeira imagem de um buraco negro só tenha sido capturada em 2019, esta experiência mostra que podemos estudar a física do horizonte de eventos sem nos aventurarmos no espaço profundo. Abre a porta para novos testes experimentais de alguns dos mistérios mais profundos do universo.

Crédito da foto:ValentinaKalashnikova/Shutterstock; Crédito da imagem:NazariiNeshcherenskyi/Shutterstock