科學家們比以往任何時候都更接近創造一個實驗室規模的黑洞模擬物，它可以發射霍金輻射，這是由於量子力學效應而預計會從黑洞中逃逸出來的粒子。
這個黑洞模擬物，在《自然物理》雜誌上報道，是透過使用超冷流體捕獲聲波而建立的。這樣的物體有朝一日可能有助於解決所謂的黑洞“資訊悖論”——即落入黑洞的資訊是否會永遠消失的問題。
物理學家斯蒂芬·霍金在40年前震驚了宇宙學家，當時他宣佈黑洞並非完全是黑色的，並計算出極少量的輻射能夠逃脫黑洞的引力。 這引發了一個誘人的問題，即資訊是否也可能逃脫，並被編碼在輻射中。
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霍金輻射依賴於量子理論的一個基本原則——能量的巨大波動可以在短暫的瞬間發生。這意味著空間的真空不是空的，而是充斥著粒子及其反物質等效物。粒子-反粒子對不斷地出現，然後又相互湮滅。但是，當粒子對出現在事件視界附近時，會發生一些特別的事情——事件視界是黑洞（其引力非常強大，以至於扭曲了時空）與宇宙其他部分之間的邊界。粒子-反粒子對分離，最接近事件視界的粒子落入黑洞，而另一個粒子逃逸。
霍金輻射是試圖將量子理論與廣義相對論結合的結果，它包含這些逃逸的粒子，但物理學家尚未檢測到它從天體黑洞中發射出來。測試霍金理論的另一種方法是在實驗室中模擬事件視界。
為此，海法以色列理工學院的物理學家傑夫·斯坦豪爾使用了一系列冷卻到絕對零度以上不到十億分之一度的銣原子。在這樣的溫度下，原子緊密地聚集在一起，表現為單個的、流動的量子物體，因此可以很容易地進行操作。低溫還確保了這種被稱為玻色-愛因斯坦凝聚體的流體為量子波動產生的聲波的傳播提供了安靜的介質。
斯坦豪爾利用雷射將流體的流動速度操縱到超過聲速。就像游泳者與強大的水流搏鬥一樣，逆著流體方向傳播的聲波被“捕獲”。因此，凝聚體成為引力事件視界的替代物。
聲波對在實驗室真空中出現和消失，模仿了空間真空中的粒子-反粒子對。那些形成於這個聲波事件視界兩旁的聲波對，就變成了霍金輻射的等效物。為了放大這些聲波以使他的探測器能夠接收到它們，斯坦豪爾在第一個聲波事件視界內部建立了第二個聲波事件視界，調整了流體，使得聲波無法透過第二個事件視界，而是被反彈回來。當聲波反覆撞擊外部事件視界時，它們會產生更多的聲波對，將霍金輻射放大到可檢測的水平。
一些研究人員表示，目前還不清楚這個花費了斯坦豪爾五年時間才完善的實驗室模型在多大程度上模仿了霍金輻射。斯坦豪爾的模型中的放大隻能讓他檢測到一種頻率的輻射，因此他無法確定它是否具有霍金預測的在不同頻率下真實霍金輻射應有的強度。
斯坦豪爾目前正在努力開發無需放大聲輻射就能研究他的人工黑洞的技術。 這可能使他能夠利用他的“霍金輻射”來探索資訊悖論。
它也可能幫助物理學家解決他們關於如何調和量子理論和引力（自然界中唯一尚未被納入量子力學的力）的問題。由於霍金輻射利用了量子力學和廣義相對論，它是解決如何將兩者結合起來的第一步——而人工黑洞可能提供一個研究如何實現這一點的機會。
愛丁堡赫瑞瓦特大學的實驗物理學家丹尼爾·法喬稱這項工作“可能是最有力、最明確的證據”，證明實驗室模型可以模擬廣義相對論和量子力學交介面上的現象。 2010年，法喬和他的同事報告說，他們檢測到霍金輻射的類似物，但該團隊後來承認他們看到的是一種不同的現象。
然而，馬里蘭大學帕克分校的物理學家泰德·雅各布森在1999年提出，在實驗室中可以看到類似的輻射，他說，目前從聲波實驗中獲得關於黑洞新見解的可能性仍然“牽強附會”。對於雅各布森來說，實驗的價值在於探索超冷原子的物理學。
但即使目前的聲輻射不完全匹配，不列顛哥倫比亞大學溫哥華分校的理論物理學家威廉·昂魯也指出，“這是迄今為止最接近”檢測到霍金輻射的一次。“我發現這是一個非常令人興奮和有趣的實驗，”他說。
本文經許可轉載，並於2014年10月12日首次發表。