粒子がブラック ホールの周りに現れるというスティーブン ホーキングの提案 (現在はホーイング放射として知られています) は、現代物理学の変革的なアイデアの 1 つです。しかし、ほぼ 50 年経った今でも、宇宙でホーキング放射を観測したり、実験室で再現したりしていません。 「相対論的フライング ミラー」を使用してアナログを探すプロジェクトが形成されており、新しい計算では、これが非現実的な目標ではないことが示唆されています。
ホーキングが正しければ、ブラック ホールはゆっくりと蒸発し、事象の地平線の外に現れる各粒子がブラック ホールから質量を排出するはずです。これにより、餌の材料がなくなってから数十億年または数兆年後に、それらは何もない状態になるはずです。確かに、宇宙の終わりの運命は、ゆっくりと蒸発するブラックホールにほかならないかもしれません。しかし、ホーキング放射は、情報を保持しなければならないという原則に違反しているように見えます。このパラドックスを解決することは、一般相対性理論と場の量子論の間の明らかな矛盾に対処するための鍵を握る可能性があります。これは、ホーキング博士が人生の多くを追いかけて費やしたすべての理論につながる可能性があります.
ホーキング放射を実際に研究することはほとんど不可能であるため、物理学者はより簡単にテストできる類似物を理論化しました。 AnaBHEL (Analog Black Hole Evaporation via Lasers) コラボレーションは、これらの 1 つを実現するために確立されました。 ArXiv.org のプレプリント (まだ査読されていない) で、AnaBHEL のメンバーは、計画がうまくいくと考える理由を説明しています
物理学者にとってブラック ホールについて不可解なことの 1 つは、ブラック ホールが情報の損失を伴うかどうかという問題です。ほとんどの人にとって、これは大したことではないように思えるかもしれません。コンピューターがクラッシュする前に、作業中のドキュメントを保存するのを忘れるたびに情報を失いますが、物理学者にとって、そのような損失は単一性に違反します。
残念ながら、コンピューターのクラッシュをこの物理法則の違反で起訴することはできませんが、物理学者は、ホーキング蒸発がどのように違反を回避できるかを説明するために多くの解決策を提案しています。これらの解のうちどれが正しいかを判断することで、物理学の最大の問題のいくつかに答えることができます。しかし、論文が指摘しているように、「典型的な恒星サイズのブラックホールは冷たくて若いため、このパラドックスを天体物理学的観測によって解決することはほとんど不可能ですが、パラドックスの解決策はブラックホールの最終段階に大きく依存します。蒸発します。」
実験室でブラックホールを作ることは現在の能力をはるかに超えており、いくつかの健康と安全の問題を引き起こす可能性があるため、問題を解決するための提案には、通常、本物ではなくホーキング放射の類似物を作成することが含まれます.アナログとオリジナルが同じように動作するかどうかは定かではありませんが、始めるには良い場所です.
このような類似体の 1 つの提案には、密度が減少するプラズマ ターゲットに高強度レーザーを発射することが含まれます。 2017 年の論文によると、これは、量子場がブラック ホールの周囲に似ている「相対論的フライング ミラー」を作成します。類似点は、以前に使用された代替方法よりも直接的であるため、ほぼ間違いなく優れており、AnaBHEL の設立に影響を与えています。
ただし、理論が正しいとしても、機器が不十分な場合、たとえば、レーザーの出力が十分でない場合や、生成されたすべての放射線を検出する検出器の感度が十分でない場合、実験は機能しない可能性があります。結局、ヒッグス粒子を見つけるのに何年もかかったのは、捜索が始まったとき、使用された粒子加速器が必要な力を欠いていたからです.
この論文は、加速する相対論的プラズマミラーが実際にブラックホールの優れた類似物であり、開発中のセットアップがそのタスクに十分であることを主張しています。今年の夏には最初のトライアルが予定されています。それが失敗した場合、来年、より強力なレーザーが同じデザインに適用されます.
実験が成功したとしても、根本的な問題が解決されないことを著者は認めています。地図は地形ではありません。私たちは、実験室の状況では統一性が保たれることを知っています。それにもかかわらず、相対論的鏡は、この環境で情報がどのように保存されるかを教えてくれる可能性があり、それはブラック ホールの周りで何が起こるかを反映している可能性があります。
