Джефф Штайнхауэр, физик Израильского технологического института, придумал эксперимент для имитации излучения Хокинга в лаборатории.

С точки зрения теории Эйнштейна, черная дыра является бесконечно плотным объектом с практически абсолютной гравитацией, из-за чего ни одна частица не может покинуть горизонт событий — некую условную границу, за пределы которой не может выйти даже свет. Квантовая механика, однако, утверждает, что существование таких объектов противоречит фундаментальным законам Вселенной. Знаменитый ученый Стивен Хокинг разработал собственную модель, объясняющую природу черных дыр и их взаимодействия со Вселенной, в рамках которой существует так называемое излучение Хокинга: поток частиц, периодически покидающий пределы черной дыры. Именно благодаря этому явлению существование черных дыр становится приемлемым для квантовой механики.

Чтобы воспроизвести излучение Хокинга, ученые создали в лаборатории модель черной дыры, улавливание звуковых волн в которой происходит при помощи ледяной жидкости. Излучение Хокинга опирается на основной принцип квантовой теории: за короткий период времени могут происходить крупные колебания энергии, а значит, космический вакуум является наполненным частицами и античастицами, которые быстро появляются и исчезают, аннигилируя при столкновении друг с другом. Однако на горизонте событий черной дыры аннигиляции не происходит: из пары частица-античастица та, что оказывается ближе к черной дыре, падает в нее, а другая выбрасывается обратно в космос. До сих пор никто не мог осуществить экспериментальное подтверждение теории Хокинга, поскольку понаблюдать за сверхмассивными космическими объектами вблизи не представляется возможным.

Штайнхауэр с коллегами провел опыт, в рамках которого использовал облако из атомов рубидия, охлажденных до менее чем одной миллиардной доли градуса выше абсолютного нуля. При таких температурах атомы плотно упакованы и ведут себя как единый жидкий квантовый объект, которым легко манипулировать. Низкая температура также гарантирует, что жидкость, известная как конденсат Бозе-Эйнштейна, обеспечит бесшумную среду для прохождения звуковых волн, возникающих в ходе квантовых флуктуаций. Используя лазеры, физики заставили жидкое облако из холодных атомов рубидия течь быстрее скорости звука, а звуковые волны, идущие против течения, оказывались пойманными, то есть конденсат сыграл роль горизонта событий черной дыры. Пары звуковых волн, появляющиеся и исчезающие в лабораторном вакууме, имитировали пары частиц-античастиц и те волны, которые оказывались за пределами этого звукового горизонта, имитировали частицы, покидающие пределы черной дыры, то есть излучение Хокинга.

Для того чтобы сделать звуковые волны достаточно мощными, ученые создали второй горизонт событий внутри первого, регулируя жидкость таким образом, чтобы звуковые волны не могли пройти через второй горизонт и отскакивали от него назад. Когда звуковые волны сталкивались с внешним горизонтом событий, они создавали пары, усиливая излучение Хокинга настолько, чтобы эффект можно было уловить с помощью детекторов. Первое подтверждение существования черной дыры является, по словам ученых, важным шагом в экспериментальной космологии.