AnaBHEL（基于激光的模拟黑洞蒸发）实验：概念、设计与现状
广义相对论与量子宇宙学
2022-06-13 v3 高能物理 - 实验
光学
等离子体物理
量子物理
摘要
加速相对论镜面长期以来被认为是一种可行的设置，其物理过程模拟黑洞霍金辐射。2017 年，Chen 与 Mourou 提出了一种新方法，通过让超强激光穿过密度递减的等离子体靶来实现此类系统。一个国际 AnaBHEL（基于激光的模拟黑洞蒸发）合作组织已成立，目标是观测模拟霍金辐射并阐明信息丢失悖论。为实现这些目标，我们计划首先验证飞行等离子体镜的动力学，并刻画等离子体密度梯度与加速等离子体镜轨迹之间的对应关系。随后我们将尝试探测模拟霍金辐射光子，并测量霍金光子与其“伴生粒子”之间的纠缠。在本文中，我们以 Apollon 激光为参考描述了 AnaBHEL 的愿景与策略，并报告了实验中关键组件的研发进展，包括具有梯度密度剖面的超音速气体喷流，以及超导纳米线单光子霍金探测器。与这些硬件工作并行，我们进行了计算机模拟以估计潜在背景，并推导了由于飞行等离子体镜特有的半透明与有限尺寸效应，对完美反射点镜黑洞辐射黑体谱的修正解析表达式。基于这一更真实的辐射谱，我们估算了霍金光子产额以指导 AnaBHEL 实验设计，其看来是可实现的。
引用
@article{arxiv.2205.12195,
title = {AnaBHEL (Analog Black Hole Evaporation via Lasers) Experiment: Concept, Design, and Status},
author = {AnaBHEL Collaboration and Pisin Chen and Gerard Mourou and Marc Besancon and Yuji Fukuda and Jean-Francois Glicenstein and Jiwoo Nam and Ching-En Lin and Kuan-Nan Lin and Shu-Xiao Liu and Yung-Kun Liu and Masaki Kando and Kotaro Kondo and Stathes Paganis and Alexander Pirozhkov and Hideaki Takabe and Boris Tuchming and Wei-Po Wang and Naoki Watamura and Jonathan Wheeler and Hsin-Yeh Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.12195},
year = {2022}
}
备注
18 pages, 26 figures