科学家们比以往任何时候都更接近创造一个实验室规模的黑洞模拟物，它可以发射霍金辐射，这是由于量子力学效应而预计会从黑洞中逃逸出来的粒子。
这个黑洞模拟物，在《自然物理》杂志上报道，是通过使用超冷流体捕获声波而创建的。这样的物体有朝一日可能有助于解决所谓的黑洞“信息悖论”——即落入黑洞的信息是否会永远消失的问题。
物理学家斯蒂芬·霍金在40年前震惊了宇宙学家，当时他宣布黑洞并非完全是黑色的，并计算出极少量的辐射能够逃脱黑洞的引力。 这引发了一个诱人的问题，即信息是否也可能逃脱，并被编码在辐射中。
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霍金辐射依赖于量子理论的一个基本原则——能量的巨大波动可以在短暂的瞬间发生。这意味着空间的真空不是空的，而是充斥着粒子及其反物质等效物。粒子-反粒子对不断地出现，然后又相互湮灭。但是，当粒子对出现在事件视界附近时，会发生一些特别的事情——事件视界是黑洞（其引力非常强大，以至于扭曲了时空）与宇宙其他部分之间的边界。粒子-反粒子对分离，最接近事件视界的粒子落入黑洞，而另一个粒子逃逸。
霍金辐射是试图将量子理论与广义相对论结合的结果，它包含这些逃逸的粒子，但物理学家尚未检测到它从天体黑洞中发射出来。测试霍金理论的另一种方法是在实验室中模拟事件视界。
为此，海法以色列理工学院的物理学家杰夫·斯坦豪尔使用了一系列冷却到绝对零度以上不到十亿分之一度的铷原子。在这样的温度下，原子紧密地聚集在一起，表现为单个的、流动的量子物体，因此可以很容易地进行操作。低温还确保了这种被称为玻色-爱因斯坦凝聚体的流体为量子波动产生的声波的传播提供了安静的介质。
斯坦豪尔利用激光将流体的流动速度操纵到超过声速。就像游泳者与强大的水流搏斗一样，逆着流体方向传播的声波被“捕获”。因此，凝聚体成为引力事件视界的替代物。
声波对在实验室真空中出现和消失，模仿了空间真空中的粒子-反粒子对。那些形成于这个声波事件视界两旁的声波对，就变成了霍金辐射的等效物。为了放大这些声波以使他的探测器能够接收到它们，斯坦豪尔在第一个声波事件视界内部建立了第二个声波事件视界，调整了流体，使得声波无法通过第二个事件视界，而是被反弹回来。当声波反复撞击外部事件视界时，它们会产生更多的声波对，将霍金辐射放大到可检测的水平。
一些研究人员表示，目前还不清楚这个花费了斯坦豪尔五年时间才完善的实验室模型在多大程度上模仿了霍金辐射。斯坦豪尔的模型中的放大只能让他检测到一种频率的辐射，因此他无法确定它是否具有霍金预测的在不同频率下真实霍金辐射应有的强度。
斯坦豪尔目前正在努力开发无需放大声辐射就能研究他的人工黑洞的技术。 这可能使他能够利用他的“霍金辐射”来探索信息悖论。
它也可能帮助物理学家解决他们关于如何调和量子理论和引力（自然界中唯一尚未被纳入量子力学的力）的问题。由于霍金辐射利用了量子力学和广义相对论，它是解决如何将两者结合起来的第一步——而人工黑洞可能提供一个研究如何实现这一点的机会。
爱丁堡赫瑞瓦特大学的实验物理学家丹尼尔·法乔称这项工作“可能是最有力、最明确的证据”，证明实验室模型可以模拟广义相对论和量子力学交界面上的现象。 2010年，法乔和他的同事报告说，他们检测到霍金辐射的类似物，但该团队后来承认他们看到的是一种不同的现象。
然而，马里兰大学帕克分校的物理学家泰德·雅各布森在1999年提出，在实验室中可以看到类似的辐射，他说，目前从声波实验中获得关于黑洞新见解的可能性仍然“牵强附会”。对于雅各布森来说，实验的价值在于探索超冷原子的物理学。
但即使目前的声辐射不完全匹配，不列颠哥伦比亚大学温哥华分校的理论物理学家威廉·昂鲁也指出，“这是迄今为止最接近”检测到霍金辐射的一次。“我发现这是一个非常令人兴奋和有趣的实验，”他说。
本文经许可转载，并于2014年10月12日首次发表。