سیاهچاله‌ها می‌توانند مانند ذرات کوانتومی رفتار کنند
یک مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد که سیاهچاله‌ها دارای ویژگی‌های ذرات کوانتومی هستند و درست مانند گربه‌ی افسانه‌ای شرودینگر، می‌توانند هم‌زمان کوچک و بزرگ، سنگین و سبک، یا فعال و خاموش باشند.
هدف مطالعه‌ی تازه‌ای که ۲۸ اکتبر (۶ آبان) در «فیزیکال ریویو لترز» (Physical Review Letters) منتشر شده است، یافتن ارتباط مبهم میان فیزیک اعجاب‌آور و خم‌کننده‌ی فضا-زمان در اجرام پرجرم مانند سیاهچاله‌ها و اصول حاکم بر رفتار ریزترین ذرات زیراتمی، بر پایه‌ی مدل‌سازی رایانه‌ای بود.
تیم پژوهشی یک چارچوب ریاضی ایجاد کرد که یک ذره‌ی کوانتومی شبیه‌سازی شده را درست خارج از یک سیاهچاله‌ی غول‌پیکر شبیه‌سازی شده قرار می‌داد. این شبیه‌سازی نشان داد که سیاهچاله نشانه‌هایی از برهم‌نهی کوانتومی، یعنی توانایی وجود هم‌زمان در چندین حالت را از خود نشان می‌دهد. در این مورد، می‌توانست هم‌زمان پرجرم و کاملا کم‌جرم باشد.
«جاشوا فو» (Joshua Foo) پژوهشگر دکترای فیزیک نظری دانشگاه کوئینزلند در این‌باره گفت: «می‌خواستیم ببینیم که آیا سیاهچاله‌ها می‌توانند هم‌زمان جرم‌های بسیار متفاوتی داشته باشند یا خیر و معلوم شد که دارند. اینکه آیا سیاهچاله‌ها هم از خود رفتارهای عجیب و شگفت‌انگیز فیزیک کوانتومی را نشان می‌دهند یا خیر، تا کنون کامل بررسی نشده است.»
بهترین نمونه‌ی شناخته شده از برهم‌نهی کوانتومی آزمایش گربه‌ی شرودینگر است، یک آزمایش فکری که توسط فیزیکدان اوایل قرن بیستم، «اروین شرودینگر» (Erwin Schrödinger) برای نشان دادن برخی از مسائل کلیدی فیزیک کوانتومی طراحی شد.
طبق تئوری‌های کوانتومی، ذرات زیراتمی تا زمانی که با دنیای بیرونی تعامل نداشته باشند، به‌طور هم‌زمان در چندین حالت وجود دارند. و این تعامل که می‌تواند حتی عمل ساده‌ی اندازه‌گیری یا مشاهده باشد، ذره را به یکی از حالت‌های ممکن پرتاب می‌کند.
شرودینگر که در سال ۱۹۳۳ برنده‌ی جایزه‌ی نوبل فیزیک شد، قصد داشت با این آزمایش پوچ بودن نظریه‌ی کوانتومی را نشان دهد، زیرا طبق آن گربه‌ای که در جعبه‌ی قفل شده قرار دارد، بر اساس رفتار تصادفی اتم‌ها می‌تواند هم‌زمان مرده و زنده باشد؛ تا زمانی که یک ناظر برهم‌نهی را بشکند.
اما مشخص شد در حالی که یک گربه در یک جعبه، بدون در نظر گرفتن عمل ناظر، ممکن است مرده باشد، یک ذره‌ی کوانتومی ممکن است در واقع در حالت دوگانه وجود داشته باشد و مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد که یک سیاهچاله هم همین‌طور است.
فیزیکدان نظری «ژاکوب بکنشتاین» (Jacob Bekenstein) نخستین کسی بود که احتمال داد سیاهچاله‌ها دارای خواص کوانتومی باشند. چون یک سیاهچاله با جرم آن تعریف می‌شود، برهم‌نهی کوانتومی آن باید به این معنی باشد که این دروازه‌ی گرانشی عجیب می‌تواند جرم‌های متعددی داشته باشد که در نسبت‌های خاصی قرار می‌گیرند.
«ماگدالنا زیچ» (Magdalena Zych) فیزیکدان دانشگاه کوئینزلند و یکی از سرپرستان مطالعه‌ی تازه در این زمینه گفت: «مدل‌سازی ما نشان داد که این جرم‌های تجمیع شده، در واقع همان‌طور که بکنشتاین پیش‌بینی کرده بود، در باندها یا نسبت‌های معینی هستند. ما تصور نمی‌کردیم واقعا چنین الگویی وجود داشته باشد و از این یافته‌ها شگفت‌زده‌ایم.»
هرچند این درک تازه ما را به توضیح آنچه درون سیاهچاله‌ها می‌گذرد نزدیک‌تر نمی‌کند، اما در هر صورت بسیار فوق‌العاده‌تر از چیزی است که می‌توانستیم تصور کنیم.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از رفتار کوانتومی یک سیاهچاله
Credit: NightCafe Creator AI
منبع: Space
