Учёные смоделировали чёрную дыру и доказали теорию Хокинга

Физики из Израильского технического университета обнаружили подтверждение выдвинутой ещё в 1974 году Стивеном Хокингом теории о том, что чёрные дыры испускают излучение. Для этого специалисты в лабораторных условиях смоделировали аналог чёрной дыры и в ходе ряда экспериментов доказали предсказание знаменитого физика-теоретика.

Согласно общей теории относительности, чёрная дыра не испускает электромагнитного излучения. Но Стивен Хокинг предположил, что это не так, если помимо общей теории относительности учитывать ещё и законы квантовой механики. Этот возможный тип электромагнитного излучения был назван излучением Хокинга и доказать его существование было крайне сложно. Кроме того, для подтверждения требовалось измерение температуры чёрной дыры, что пока учёным не под силу.

С целью изучения природы чёрных дыр исследователи создают в лабораториях их аналоги. В одном из вариантов используется кластер ультрахолодных атомов рубидия, охлаждённых до нескольких миллиардов градусов выше абсолютного нуля. Они называются бозе-эйнштейновскими конденсатами. Когда этот конденсат начинает течь, он генерирует так называемую  акустическую чёрную дыру, которая улавливает звук (фононы) вместо света (фотоны). На высокоэнергетической стороне эксперимента конденсат течёт медленно, а на низкоэнергетической стороне — быстрее. Происходящее между ними является звуковым горизонтом событий.

В 2016 году исследователи Израильского технического университета обнаружили, что в смоделированной чёрной дыре при появлении пары запутанных фононов на горизонте событий один из них отталкивается низкоскоростным конденсатом, что является аналогом излучения Хокинга. При этом высокоскоростной конденсат движется быстрее, чем второй фонон, из-за чего он поглощается чёрной дырой. Позже учёные пришли к выводу, что это статистическая аномалия. В ходе повторного эксперимента оказалось, что  один фонон выталкивается в гипотетическое пространство, а другой поглощается гипотетической чёрной дырой.

По словам математика Сильке Вайнфуртнер из Ноттингемского университета, главным достижением проделанной работы стала схема обнаружения, которая была использована для извлечения температуры испускаемого излучения — предполагаемого излучения Хокинга.

Повторив эксперимент 7400 раз, учёные пришли к выводу, что их исследование как качественно, так и количественно подтверждает тепловую природу излучения Хокинга.

Источник: 4PDA

Добавить комментарий

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