Hi-Tech

Самое главное предсказание Стивена Хокинга получило новое доказательство

Физики утверждают, что созданный ими аналог черной дыры обладает температурой, которая является необходимой предпосылкой для одноименного излучения, предсказанного Стивеном Хокингом. Созданный в лаборатории аналог черной дыры предоставил новое косвенное доказательство того, что эти таинственные космические объекты действительно излучают газовые потоки заряженных частиц, сообщает портал Science Alert, ссылающийся на новое научное исследование, опубликованное в журнале Nature.

Черные дыры ничего не излучают. Или все-таки излучают?

Их гравитационная сила настолько велика, что даже свет, самая быстрая вещь во Вселенной, не способен развить достаточную скорость для того чтобы вырваться за пределы ее влияния. Согласно общей теории относительности (ОТО), ничто не способно избежать черной дыры. Таким образом, согласно ОТО, черные дыры не могут испускать какого бы то ни было электромагнитного излучения.

Это теоретический тип электромагнитного излучения, названного в честь самого Хокинга. Тем не менее, предложенная в 1974 году Хокингом теория говорила о том, что если к вопросу добавить правила квантовой механики, то черные дыры действительно могут кое-то излучать.

Обнаружить его напрямую ученым пока не удалось. Данное гипотетическое излучение напоминает излучение черного тела, создаваемое температурой черной дыры, которая обратно пропорциональна ее массе. Тем не менее, физики считают, что это излучение, если и существует, то было бы слишком слабым, чтобы его можно было найти с помощью наших современных научных приборов. Недавно были получены первые настоящие снимки черной дыры, поэтому еще все впереди.

Черная дыра с массой Солнца будет иметь температуру всего 60 нанокельвинов. Измерять температуру черной дыры — тоже непростая задача. При этом, чем больше будет размер черной дыры, тем меньше будет ее температура. Космическое микроволновое фоновое излучение, которое она будет поглощать, будет намного выше, чем излучение Хокинга, которое она бы испускала.

Чтобы проверить предположение Хокинга, физики из Израильского технического университета провели эксперимент с самым близким «аналогом» черной дыры, который на сегодняшний день удалось создать в лабораторных условиях.

Излучение Хокинга реально?

При движении конденсат создает так называемую акустическую черную дыру, которая улавливает звук (фононы) вместо света (фотонов). Он был изобретен израильским физиком Джеффом Штейнхауэром в 2016 году и представляет собой бозе-конденсат холодных атомов рубидия (охлажденных почти до температуры абсолютного нуля), в одной из областей которого атомы двигаются со сверхзвуковой скоростью, а в другой двигаются очень медленно. Изучая характеристики акустического аналога черной дыры, специалисты пришли к выводу, что они были близки к теоретическим моделям, подразумевающим наличие излучения Хокинга. Кванты звука, попадающие в эту область, пересекают своего рода «акустический горизонт событий», поскольку уже не могут ее покинуть.

В то же время другой фонон пары может поглощаться аналогом черной дыры за счет высокоскоростного конденсата. Еще входе эксперимента в 2016 году Штейнхауэр со своими коллегами смогли продемонстрировать, что в области акустического горизонта событий их аналога черной дыры могут возникать пара запутанных фононов, один из которых отталкивается от него атомами медленно текущего бозе-конденсата в пространство, создавая фактически эффект излучения Хокинга.

Тогда ученые посчитали аналогичный наблюдаемый результат статистической аномалией. Следует отметить, что в начале этого года другая группа израильских физиков из Института Вейцмана под руководством Ульфа Леонхардта создала свой аналог черной дыры, где в качестве базы для горизонта событий использовались технологии оптоволокна. Результат нового эксперимента еще раз показал, что один фотон может выбрасываеться в гипотетическое пространство, а другой поглощаться гипотетической черной дырой. Однако новый эксперимент группы Штейнхауэра доказал, что это не так. Леонхардт уже успел прокомментировать успех группы Штейнхауэра:

Это очень важный шаг для всего нашего научного сообщества. «Я поздравляю Джеффа с таким результатом. Это то, чем действительно следует гордится», — отметил ученый в статье журнала Physics World.

Полученный ими результат с использованием квантового симулятора предоставляет первое доказательство существования излучения Хокинг», — прокомментировал результат работы израильских ученых математик Ноттингемского университета Сильке Вайнфуртнер. «Главным новшеством работы ученых является продуманная схема обнаружения, которую они используют для извлечения температуры испускаемого излучения.

Доказательства того, что Хокинг был прав, растут, но этот новый метод определения температуры аналоговой черной дыры может помочь получить более глубокое понимание термодинамики черной дыры.

Обсудить новость можно в нашем Telegram-чате.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть