Lubang Hitam Mungil Seorang Ilmuwan Membawa Kosmos Ke Lab


Di dalam labnya di Israel, Jeff Steinhauer membuat lubang hitam mikroskopis. Benda-benda ini hanyalah bintik-bintik sederhana, tidak memiliki kekuatan hisap spaghettifying dari bintang mati yang sebenarnya. Tetapi Steinhauer, seorang ahli fisika di universitas riset Technion, meyakinkan saya bahwa dia membangunnya secara matematis untuk skala. Perbesar cukup jauh, dan Anda akan melihat cakrawala peristiwa miniatur yang memulihkan drama lubang hitam sejati.

Masing-masing gumpalan kecil ini terdiri dari 8.000 atom rubidium yang telah didinginkan Steinhauer hingga mendekati nol absolut dan kemudian diayun-ayunkan dengan laser. Secara kolektif, atom menimbang sekitar seperseribu bakteri tunggal.

Di sebuah lubang hitam sungguhan, gravitasi begitu kuat sehingga begitu Anda melewati cakrawala acaranya, bahkan cahaya pun tidak bisa lepas. Replika Steinhauer, secara teknis disebut kondensat Bose-Einstein, memiliki sifat yang sama tetapi untuk gelombang suara. Melewati batas dalam gumpalan, tidak ada getaran sonik yang bisa lolos.

Jeff Steinhauer membuat model skala kecil lubang hitam di lab-nya dari atom rubidium.Foto: JeffSteinhauer / Technion

Karya ini adalah contoh dari jenis baru percobaan ilmiah yang disebut simulator kuantum. Simulator kuantum adalah replika skala kecil dari fenomena alam yang rumit yang perilakunya mematuhi aturan mekanika kuantum. Ini setara dengan kuantum dalam membangun pesawat model untuk memprediksi bagaimana sebuah jet nyata akan terbang, kata fisikawan Ignacio Cirac dari Max Planck Institute for Quantum Optics.

Steinhauer, misalnya, belajar dari replika kuantumnya bahwa ia memancarkan gelombang sonik yang dianalogikan dengan gelombang cahaya yang seharusnya dihasilkan oleh lubang hitam, yang dikenal sebagai radiasi Hawking. Karena lubang hitam sungguhan sangat sulit untuk dipelajari, dan radiasi Hawking sangat redup, para peneliti tidak pernah mengamati radiasi di luar angkasa. Tetapi gelombang suara dalam simulasi Steinhauer menawarkan beberapa dukungan untuk ide itu.

Dalam percobaan lain yang melibatkan gumpalan atom dingin, fisikawan di University of Chicago mensimulasikan lingkungan ekstrem yang berbeda — seperti apa rasanya bagi seseorang untuk berakselerasi hingga miliaran g. Teori memprediksi bahwa seseorang yang mempercepat ini harus dapat melihat benda memancarkan cahaya, yang disebut radiasi Unruh.

Tidak mungkin untuk mempercepat seseorang sebanyak itu di lab; untuk satu, mereka akan menabrak dinding hampir seketika. Jadi para peneliti membuat versi treadmill dari skenario – semuanya tetap di tempatnya, tetapi mereka membuat ilusi lab yang melaju melewati gumpalan atom mereka. "Sepertinya kami menempatkan diri dalam simulator penerbangan," kata fisikawan Cheng Chin dari University of Chicago. "Kamu pikir kamu mengendarai jet, tetapi kamu benar-benar hanya di laboratorium."