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一份新的報告描述了一種模擬黑洞視界的方法——那個臭名昭著的有去無回的點，光和物質永遠消失的邊界——只需使用沿光纖傳輸的光脈衝即可。幸運的是，研究人員將能夠使用該系統來研究從人工視界中出現的微弱粒子，這些粒子類似於物理學家斯蒂芬·霍金理論上從真實黑洞中流出的霍金輻射。
天文學家可以看到的黑洞，例如我們銀河系等星系核心的超大質量龐然大物，周圍環繞著熱氣雲，這使得詳細研究它們的視界變得困難。儘管研究人員推測，微觀（量子）黑洞可能會在最高能量粒子加速器內部的碰撞或宇宙射線撞擊大氣層時產生，但這些效應仍然是推測性的。
蘇格蘭聖安德魯斯大學的物理學家烏爾夫·萊昂哈特說：“我們正在嘗試建立一個類似於黑洞視界的物體，然後在真實的實驗室環境中研究黑洞的量子物理學。”
馬里蘭大學帕克分校的理論物理學家特德·雅各布森指出，這可能說起來容易做起來難。他說：“與我見過的任何其他方法相比，在短期內建立它並進行有用的測量似乎更可行，”但他指出，如果可以調整脈衝以釋放霍金輻射，這些粒子仍然可能被視界的其他效應所淹沒。
當物質和能量變得非常密集以至於在自身引力作用下內爆時，黑洞就誕生了，在時空結構中穿出一個洞，稱為奇點。將奇點想象成一條充滿魚的（引力）河流盡頭的瀑布。河流在接近瀑布時加速，而經過的光波就像向上遊游泳的魚。如果他們冒險過於靠近瀑布（河流的視界），無論他們游泳多快，都會一頭栽下去。
這種類比非常接近，以至於研究人員提出了以數十種不同的方式建立黑洞類似物，試圖研究引力（河流）和量子粒子（魚）之間仍然神秘的相互作用。您可以透過將液體倒入平面上來輕鬆地建立您自己的視界[請參閱幻燈片]。
萊昂哈特和他的同事解釋說，產生黑洞類似物的關鍵是迫使流體狀介質比波紋在其間傳播的速度更快地晃動。為了他們的演示，發表在《科學》雜誌上，研究人員利用了這樣一個事實，即當光脈衝以光速穿過光纖時，它會扭曲光纖的折射率（衡量光波穿過材料的難易程度）。實際上，脈衝充當了光的減速帶。
研究人員將一個紅色脈衝透過光纖傳送，然後是一束較長波長、移動更快的紅外光，以追逐該脈衝。紅外光束的波長縮短或藍移，表明其波前堆積在脈衝的後緣之後，萊昂哈特說。從技術上講，藍移是白洞視界的一個特徵，它就像一個由內向外的黑洞，可以阻止任何光線穿過它，但研究人員指出，脈衝的前緣會模仿黑洞的視界。
萊昂哈特說，如果研究人員可以改進這項技術以使脈衝更尖銳——像鯊魚鰭而不是小山——他們也許能夠研究物理學家斯蒂芬·霍金在 1970 年代想象的一種效應。他認為，量子不確定性應該在黑洞的視界上產生成對的粒子，這樣每對粒子中的一個成員就會向下遊流入奇點，而另一個成員則會逃逸。外發的霍金輻射會使黑洞像熱煤一樣發出微弱的光芒，並會逐漸將其縮小為虛無。
霍金輻射作為一個想法經受住了時間的考驗，但在真實黑洞周圍的漩渦中直接探測它是根本不可能的。雅各布森說，他不希望在光纖中展示類似的效應會證實任何人心中的霍金預測。但它可能會激發新的想法，他說，並補充說，“它甚至可能引導人們獲得與理解霍金輻射的最初問題無關的有用見解或技術。”