Наука

Черната дупка, измислена в лаборатория, прави същите странни неща, които Стивън Хокинг смяташе, че ще направи

2024

Когато нещо разкъсва физиката, вие преминавате в квантов царство, място, обитавано от черни дупки, червееви дупки и други неща, които са били звездите на множество научнофантастични филми. Това, което живее в квантовата сфера, или не е доказано (все още) съществува, или се държи странно, ако съществува.

Черните дупки често навлизат в това царство. С тези срутени звезди - поне повечето от тях - е невъзможно да се лети с космически кораб (освен ако никога не искате да го видите отново), един физик реши, че най -добрият начин да се доближите до тях е под буквален микроскоп. Джеф Щайнхауер искаше да знае дали черните дупки излъчват частици, както теоретизира покойният Стивън Хокинг. Тъй като един от тези левиатани никога няма да се побере в лаборатория, той и неговият изследователски екип създадоха такъв точно тук, на Земята.

Трябва да разберем как виждаме излъчването и излизането на звуковите вълни на Хокинг, Щайнхауер, който е съавтор на изследване, публикувано наскоро в Физика на природата , каза на SYFY WIRE. Те трябва да са много леки. Виждането на това излъчване от истинска черна дупка е твърде слабо и би било напълно преодоляно от други източници на радиация, поради което искаме да го видим в аналогова система.

Този аналог на черна дупка беше по -скоро тръба, за разлика от грандиозните въртящи се неща, които може да видите в изображенията на НАСА като горното. Както и да е, светлинното шоу около такова чудовище черни дупки всъщност е само целият прах и газ и други звездни неща, които поглъща. Екипът на Щайнхауер нямаше нужда от цялост акреционен диск . Те просто искаха да видят дали една от квантовите заплетени частици, които отидоха до ръба на хоризонт на събитията ще избяга, както предвижда Хокинг. Квантовото заплитане означава, че две частици ще се държат по абсолютно еднакъв начин, където и да са във времето и пространството.

Стивън Хокинг, който теоретизира, че черните дупки излъчват фотони обратно в космоса. Кредит: Фредерик М. Браун/Гети изображения

Когато една от двойка заплетени частици отиде твърде далеч и премине хоризонта на събитията, но другата успее да остане точно на ръба на точката на връщане, тя в крайна сметка ще се излъчи обратно в космоса. Това е радиация на Хокинг. В аналогова черна дупка, направена от рубидий газ, изследователите замениха звуковите вълни със светлинните вълни, които черните дупки ядат в космоса, тъй като атомите на рубидий се приближават по -бързо от скоростта на звука, така че никоя звукова вълна, която достига до хоризонта на събитията, не може да избяга. Другата заплетена звукова вълна обаче би била извън хоризонта на събитията, където газовият поток беше много по -бавен и можеше да се движи.

Трябваше да търсим нещо свързано вътре и извън черната дупка, каза Щайнхауер. Всеки път, когато в черната дупка има малко вълна, има вълна извън черната дупка и това трябваше да се повтаря хиляди пъти. Трябва да продължите да търсите вълна вътре и едновременно излизане на вълна.

Тъй като камерата, която е снимала аналоговата черна дупка, незабавно ще я унищожи, аналогът трябваше да се пресъздава отново и отново. Всеки от тях беше с дължина около 0,1 милиметра и съставен от около 8 000 атома. Само за да добиете представа колко точно е невероятно малък, периодът в края на това изречение има поне един милиард атоми. Всеки път, когато се създава нов аналог, екипът трябваше да намери двойки звукови вълни, при които едната вълна се движеше към равномерния хоризонт, а другата вече мина покрай нея. Рубидиевият газ тече по -бързо от скорост на звука , така че това предотврати избухването на една от тези звукови вълни, точно както смазващата гравитация на черна дупка в космоса означава неизбежна гибел.

Това, което се прави при повторни снимки, е, че радиацията на Хокинг остава постоянна. Екипът се нуждаеше от толкова много данни, за да намери достатъчно корелация между това как се държат всички тези двойки звукови вълни. Оказа се, че всеки път правят едно и също нещо, така че Хокинг беше прав. Поне този експеримент го доказа, че е прав. Докато не намерим някакъв начин да изследваме черните дупки в космоса с телескоп, по -напреднал от технологична гледна точка, отколкото можем да си представим, теоретичните изследвания като Хокинг ще трябва да потвърдят дали това е вероятно да се случи в действителните черни дупки. Steinhauer иска да отиде по -далеч, както в квантова гравитация .

Бих искал да надхвърля изчисленията на Хокинг, да взема предвид квантовата гравитация, каза той. Според общата теория на относителността можете да разберете правилната гравитация, ако знаете колко масивно е тялото. Квантовата гравитация има произволност като всяка квантова механична система. Искам също да видя как радиацията на Хокинг е аналогична на неща като молекулите на въздуха, разсейващи звука.

Странността на черните дупки и това, което биха могли да означават за пространство -времето, никога не свършва.