Madrid leder ny banbrytande studie om svarta hål

Madrid tar ett stort kliv framåt på den internationella vetenskapliga arenan. Fysiker vid Universidad Complutense de Madrid har i samarbete med franska forskare vid Collège de France utvecklat en metod för att simulera svarta hålens extrema egenskaper direkt i ett laboratorium. Studien, som nyligen publicerades i tidskriften Physical Review Letters, öppnar nya dörrar för att förstå universums mest gåtfulla fenomen utan att lämna jorden.

Att studera svarta hål på nära håll är en praktisk omöjlighet. Därför har forskare länge förlitat sig på teoretiska modeller, särskilt den så kallade Sachdev-Ye-Kitaev-modellen (SYK), som beskriver hur kvantkaos och gravitation hänger ihop. Problemet har varit att modellen krävt matematiska beräkningar och laboratorieförhållanden som ansetts alldeles för komplicerade att återskapa i verkligheten.

Det spanska forskarteamet fann dock en elegant lösning på problemet. Genom att använda ultrakalla atomer som fångas i ett optiskt gitter av laserstrålar – ett slags konstgjord ljuskristall – lyckades de förenkla processen. Med hjälp av en teknik som kallas Floquet-teknik utsattes ljuskristallen för regelbundna skakningar eller störningar. Dessa kontrollerade vibrationer fick atomerna att sluta röra sig som vanligt och istället uppvisa ett kollektivt samspel som efterliknar kvantmekaniken hos svarta hål.

Forskarna Charles Creffield och Fernando Sols vid Madrids universitet betonar att metoden har stora praktiska fördelar. Istället för att bygga helt ny och oerhört dyr utrustning kan tekniken tillämpas i befintliga laboratorier för kalla atomer världen över. Datorsimuleringar visar att systemet framgångsrikt återskapar både högt kvantkaos och den snabba spridningen av kvantsammanflätning, två viktiga kännetecken för fysiken kring svarta hål.

Upptäckten handlar inte enbart om rymdens mysterier. Samma kvantfysiska principer kan ge värdefull kunskap om hur framtida kvantdatorer kan konstrueras och hur supraledande material fungerar. Forskargruppens nästa steg blir att testa tekniken på gaser av fermioniska atomer för att fördjupa simuleringen ytterligare. Framstegen i Madrid visar att spansk spetsforskning fortsätter att göra avtryck och föra världen närmare svaren på kosmos största gåtor.