En forskargrupp från Osaka University, Nihon University och Chuo University har föreslagit en ny teoretisk ram vars experiment skulle kunna utföras i ett laboratorium för att bättre förstå fysiken hos svarta hål. Detta projekt kan belysa de grundläggande lagar som styr kosmos på både ofattbart små och enormt stora skalor.

Nyligen, världen var förvirrad när de första bilderna någonsin av ett svart hål släpptes av Event Horizon Telescope. Eller, för att vara mer exakt, bilderna visade den ljusa cirkeln, kallas en Einstein-ring, gjord av ljuset som knappt undgick greppet om det svarta hålets enorma gravitation. Denna ljusring berodde på det faktum att, enligt den allmänna relativitetsteorin, själva rymdens tyger blir så förvrängda av det svarta hålets massa att det fungerar som en enorm lins.

Tyvärr, vår förståelse av svarta hål är fortfarande ofullständig, eftersom den allmänna relativitetsteorin – som används för att beskriva naturlagarna i skalan av stjärnor och galaxer – för närvarande inte är kompatibel med kvantmekaniken, vår bästa teori om hur universum fungerar på mycket små skalor. Sedan svarta hål, per definition, ha en enorm massa komprimerad till ett litet utrymme, Att förena dessa mycket framgångsrika men hittills motstridiga teorier är nödvändigt för att förstå dem.

En möjlig metod för att lösa denna gåta kallas strängteori, som menar att all materia är gjord av mycket små vibrerande strängar. En version av denna teori förutsäger en överensstämmelse mellan fysikaliska lagar vi uppfattar i våra välbekanta fyra dimensioner (tre dimensioner av rymd plus tid) och strängar i ett utrymme med en extra dimension. Detta kallas ibland en "holografisk dualitet, " eftersom den påminner om en tvådimensionell holografisk platta som innehåller all information om ett 3D-objekt.

I den nyligen publicerade forskningen, författarna, Koji Hashimoto (Osaka University), Keiju Murata (Nihon University) och Shunichiro Kinoshita (Chuo University) tillämpar detta koncept för att visa hur ytan på en sfär, som har två dimensioner, kan användas i ett bordsförsök för att modellera ett svart hål i tre dimensioner. I denna inställning, ljus som kommer från en källa vid en punkt av sfären mäts vid en annan, som ska visa det svarta hålet om det sfäriska materialet tillåter holografi.

"Den holografiska bilden av ett simulerat svart hål, om det observeras av detta bordsskivsexperiment, kan fungera som en ingång till kvantgravitationens värld", säger författaren Hashimoto. Forskarna har också beräknat radien på Einsteinringen som skulle observeras om denna teori är korrekt.

"Vår förhoppning är att detta projekt visar vägen framåt mot en bättre förståelse av hur vårt universum verkligen fungerar på en grundläggande nivå, säger författaren Keiju Murata.