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斯蒂芬·霍金因許多事情而聞名：引人入勝的暢銷書，《辛普森一家》的客串以及他與肌萎縮性脊髓側索硬化症長期而富有成效的生活等等。在天體物理學領域，這位劍橋大學物理學家也因其在引力和黑洞方面的工作而聞名，包括他在1974年提出的同名霍金輻射，這是一種黑洞應該從其外邊界釋放出粒子流的現象。
霍金輻射被預測是由黑洞視界處的量子漲落產生的，視界是即使光速也無法逃脫的不可返回點。霍金意識到，除了落入黑洞的光波和普通物質之外，還應該有不斷產生和消失的粒子。量子力學規定，這種短壽命的粒子對甚至會從真空中產生，使真空充滿自身的活動漣漪。在宇宙的大部分角落，這些粒子對很快又一起消失回到真空中，但在視界的邊緣，一個粒子可能被黑洞捕獲，留下另一個粒子自由逸出成為輻射。
這種相對微弱的輻射從未在真正的黑洞中被探測到，因此研究人員尋求了許多實驗室替代物來演示該現象的一般原理。現在，一組義大利研究人員報告了可能是首次演示量子力學霍金輻射類似物的實驗。在一篇即將發表在《物理評論快報》上的論文中，該團隊報告說，他們觀察到光子從一塊玻璃中的瞬態視界中涓涓流出。
“我們給出了我們認為的初步跡象，表明霍金輻射可以在實驗室中測量，” Daniele Faccio 說，他在義大利因蘇布里亞大學領導了這項研究，但即將前往蘇格蘭的赫瑞-瓦特大學。Faccio 和他的同事在一段兩釐米長的熔融石英玻璃中建立了視界，這是一種強雷射脈衝可以在區域性擾動折射率或光透過材料的速度的介質。
當這種擾動在玻璃中傳播時，它會形成一個移動的障礙，阻止光線透過。“如果你有一個從後面接近擾動的光脈衝，它試圖追上它，它會感覺到折射率增加，從而減慢它的速度，”Faccio 說。“想象一下你坐在這種擾動的頂部，你會看到這個光波向你靠近，直到它停止。”換句話說，雷射引起的擾動充當了光線無法透過的邊界——一種移動的視界。如果一對光子在足夠靠近視界的地方產生，它們將被分離，並且無法返回到它們來自的真空。在真正的黑洞中，分離會更加明顯；其中一個粒子將永遠消失在黑洞中。
研究人員記錄了從視界向外射出的光子，大約每 100 個雷射脈衝一個光子，具有霍金輻射預測的特徵。例如，光子發射是非極化的，並且出現在正確的波長中。在採取措施排除來自更普通的機制（例如熒光）的可能汙染後，該小組得出結論，這些光子似乎是自發地從霍金輻射的相同物理原理中產生的。
該領域的物理學家對這項觀察結果的確切含義存在分歧。Ulf Leonhardt 是蘇格蘭聖安德魯斯大學的教授，他的團隊在 2008 年提出了產生視界的光學方法，Faccio 和他的同事使用了該方法，他說這項新研究確實代表了對霍金輻射的首次觀察。
但其他人不太確定。“我仍然需要確信他們所看到的是霍金髮現的黑洞現象的類似物，” William Unruh 說，他是英屬哥倫比亞大學的物理學家，他透過研究移動水面上波的傳播，在實驗室中展示了霍金輻射的經典或非量子類似物。一個可能的問題是，Faccio 小組的光子以與雷射脈衝方向成 90 度角從玻璃中射出。“那是錯誤的方向，而且真的很難理解這是如何發生的，”Unruh 說。
發射方向是“正在進行討論的一個主要點”，Faccio 說，並指出選擇光子探測器的位置是為了最大限度地減少來自雷射的汙染。“我更傾向於從另一個角度來考慮——我們有一個光子光譜，它與視界的理論預測完全一致。現在我們需要正確地詳細瞭解它們是如何產生的。”
Ted Jacobson 來自馬里蘭大學，他也仍然持觀望態度，他指出，儘管發射的光子具有一些可以從霍金輻射類似物中預期的屬性，但其他預測的特徵尚未得到證實。例如，Faccio 小組進行的實驗不允許研究人員驗證光子是否以量子力學相關對的形式出現在視界處。
“在我們的大塊玻璃中，我們無法知道另一個光子最終會落在哪裡，”Faccio 指出。但是 Leonhardt 的小組，他們正在光纖而不是玻璃塊中研究相同的現象，他們可能能夠探測到來自分離對的兩個光子，並顯示它們的共同起源。“一旦他做到了這一點，我認為這將結束所有討論，”Faccio 說。“這將是這個想法是正確的無可辯駁的證據。”