1974年,斯蒂芬·霍金推测,黑洞应该从其外边界释放出少量粒子或辐射。这一发现确立了霍金作为杰出科学家的声誉,并为他备受瞩目的公众形象奠定了基础,其中包括畅销书和在辛普森一家中的客串演出。在所有名人效应之中,霍金辐射的最初理论(即黑洞现象的名称)几乎已被遗忘,至少对公众而言是这样。从未从真实的黑洞中探测到这种微弱的辐射,研究人员也无法在实验室中产生这种效应。
几年前,意大利的一组科学家决定尝试一种新方法来检验霍金的理论。他们使用一块玻璃来重现黑洞的“事件视界”——一个有去无回的点,即使是光也太慢而无法逃脱,霍金认为辐射会在那里产生。他推断,除了落入黑洞的普通物质和光之外,还应该有粒子不断地出现和消失。量子力学规定,即使在真空中,也会产生这种短暂的粒子对;在宇宙的大部分角落,这些粒子对很快又一起消失回到真空中。但在事件视界,一个粒子可能会被黑洞捕获,留下另一个粒子自由地作为辐射逃逸。
因苏布里亚大学的丹尼尔·法乔和他的同事们在熔融石英玻璃的一部分中创建了事件视界,这是一种介质,在其中强激光脉冲可以局部扰乱光线穿过玻璃的速度。这种扰动形成了一个移动的事件视界,阻止光子超过它。如果一对光子产生得足够靠近事件视界,它们将分离,并且无法返回真空。研究人员记录到光子从玻璃中向外射出,大约每 100 个激光脉冲一个光子,具有他们预测的霍金辐射的所有特征。他们最近在物理评论快报上发表了他们的研究结果。
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物理学家们对这一观察结果的确切含义存在分歧。苏格兰圣安德鲁斯大学的乌尔夫·莱昂哈特说,这项新研究确实代表了对霍金辐射的首次观察。其他人则不太确定。马里兰大学的西奥多·A·雅各布森说,他更相信另一组最近发表的关于流动水中霍金辐射的非量子模拟的论文。他指出,法乔的研究小组无法验证光子是否成对出现在事件视界。“在我们的大块玻璃中,我们无法说出另一个光子最终会出现在哪里,”法乔指出。但莱昂哈特提出了人工事件视界方案,并且正在光纤中研究这种现象,他可以检测到两个光子并显示它们的共同来源。“一旦他做到这一点,我认为这将结束所有的讨论,”法乔说。