“Schwarzes-Loch-Laser" könnte Hawking-Strahlung "sichtbar" machen

Bis heute gibt es keine Möglichkeit, die Existenz der sogenannten Hawking-Strahlung, eine vom Physiker Stephen Hawking vorhergesagte flüchtige thermische Strahlung Schwarzer Löcher, experimentell nachzuweisen. Doch das könnte sich bald ändern. Durch die Erzeugung einer speziellen Quantenschaltung, die als eine Art „Schwarzes-Loch-Laser“ fungieren würde, könnten im Wesentlichen einige Eigenschaften eines Schwarzen Lochs simuliert werden, wie Forscher*innen der Hiroshima University vorschlagen. Damit könnte die Hawking-Strahlung beobachtet werden, ohne sie in realen Schwarzen Löchern suchen zu müssen.

Schwarze Löcher krümmen Raumzeit so stark, sodass ein tiefer Trichter entsteht, dem nicht einmal elektromagnetische Wellen entfliehen können.

Modell soll Metamaterial nutzen

Es gibt unterschiedliche Modelle, bei denen Raumzeit etwa durch andere Materialen wie Wasser ersetzt und dessen Strömungsgeschwindigkeit so sehr verstärkt wird, dass sie größer ist als die Geschwindigkeit, mit der sich Wellen auf der Wasseroberfläche ausbreiten würden und somit nicht entfliehen könnten. Die Forscher*innen aus Japan schlagen für ihr neuartiges Modell ein Metamaterial vor, das eine künstlich hergestellte Struktur aufweist, deren Durchlässigkeit für elektrische und magnetische Felder in der Natur nicht existieren.

Es soll eine Konstruktion aufweisen, mit der sich die Partikel im Inneren schneller bewegen können als das Licht, das hindurchscheint. „Das Metamaterial ermöglicht es der Hawking-Strahlung, sich zwischen Horizonten hin und her zu bewegen“, erklärt Haruna Katayama vom der Hiroshima University in Japan.

Josephson-Effekt hinzugefügt

Ziel ist es, die Hawking-Strahlung so sehr zu verstärken, dass sie messbar wird. Zur Unterstützung soll der sogenannte Josephson-Effekt zum Einsatz kommen –  ein Phänomen, bei dem ein Stromfluss ohne Spannung erzeugt wird, wie Sciencealert berichtet. Mit der Kombination des Metamaterials und des Josephson-Effekts könnte theoretisch erforscht werden, wie ein Schwarzes Loch aussehen könnte.

Mit dem System würde die Messung einer Quantumkorrelation zwischen zwei Partikel ermöglicht – eines innerhalb und eines außerhalb des Ereignishorizonts – ohne beide beobachten zu müssen. Der Ereignishorizont ist eine Grenzfläche in der Raumzeit. Man geht davon aus, dass Ereignisse jenseits dieser Grenzfläche prinzipiell nicht sichtbar sind, wenn sich Beobachter*innen sich diesseits der Grenzfläche befinden.

Bis ein solcher Laser gebaut werden kann, könnte es allerdings noch dauern. Die Studie wurde in Scientific Reports veröffentlicht.