光學類比中的史蒂芬霍金輻射反作用力研究

史蒂芬霍金輻射¹——黑洞事件視界²發出的量子粒子——連接了重力與量子力學及熱力學³，⁴，⁵。然而，史蒂芬霍金輻射從未在天文學中被觀測到，僅存在於實驗室的類比系統⁶，⁷，⁸，⁹中，且在太空中觀測到的機率極小⁹。史蒂芬霍金輻射的能量必須來自黑洞周圍的重力場²，但場量子如何產生霍金量子至今仍是未知。在此，我們報告了在事件視界的光學類比系統¹⁰，¹¹中產生史蒂芬霍金輻射過程的實驗與理論證據。在此類比系統中，如同在重力場²中一樣，人們一直認為史蒂芬霍金輻射來自一個複雜的級聯過程¹²；而我們在此理論上識別出了一個簡單、直接的過程，並在實驗中觀察到此過程如何反作用於場。我們的發現暗示了其他實驗類比系統⁶，⁷，⁸，¹³，¹⁴，¹⁵，¹⁶，¹⁷中存在一個同樣直接的過程，甚至可能也存在於重力場中，從而闡明了黑洞可能如何輻射。