«Настольная» модель акустической черной дыры
Как мы знаем, что черные дыры — это места концентрации огромного количества очень плотной материи, оставшейся по окончании разрушения звезд или других массивных космических объектов. Гравитационные силы черных дыр так громадны, что излучение и никакая материя, включая свет, уже не смогут вырваться из ловушки, перейдя линии, именуемую горизонтом событий.
Но, в первой половине 70-ых годов XX века узнаваемый ученый Стивен Хокинг (Stephen Hawking), выдвинул предположение, что черные дыры должны испускать не сильный излучение, которое потом стало называться излучения Хокинга.
Происхождение излучения Хокинга направляться из одной из причудливых теорий квантового мира, которая утверждает то, что вакуум в конечном итоге есть кипящим «морем» их античастиц и частиц. Эти пары рождаются, мгновенно аннигилируют и исчезают.
Но, в случае если такая пара «появилась» строго на срезе горизонта событий черной дыры, то одна из частиц поглощается черной дырой, а вторая имеет шанс «убежать» в открытое пространство, став одной из частиц излучения Хокинга.
Излучение Хокинга от настоящих черных дыр, существование которых само до тех пор пока еще находится под сомнением, так слабо, что чтобы подтвердить теорию Хокинга ученые-физики создают неестественные черные дыры, некие лабораторные объекты, свойства которых подражают особенностям черных дыр и каковые имеют личный горизонт событий.
Одна из первых неестественных черных дыр была создана группой из университета Милана, возглавляемой Франческо Белджорно (Francesco Belgiorno). Данный аналог черной дыры не отличался громадными размерами, в качестве черной дыры выступал участок оптоволоконного кабеля, помещенный в определенные условия, что поглощал фотоны света импульсов лазерного излучения.
Однако, ученым наподобие удалось зарегистрировать следы того, что возможно было вычислять излучением Хокинга, но другие исследователи подвергли сомнению полученные итальянцами результаты по причине того, что физика горизонта событий оптической неестественной черной дыры кардинально разнится от физики настоящей черной дыры.
Кое-какие из ученых уверены в том, что правильное воспроизведение физики горизонта событий черной дыры, пускай и в значительно меньших масштабах, может обеспечить применение так называемой квантовой жидкости. В 2009 году группа из Технологического университета Технион (Technion-Israel Institute of Technology), Хайфа, Израильпод руководством Джеффом Стеинхоером (Jeff Steinhauer), создала модель черной дыры при помощи конденсата Бозе-Эйнштейна (Bose-Einstein condensate, BEC), облака сверхохлажденных атомов, каковые будут в особенном квантовом состоянии и каковые ведут себя как один единственный атом громадных размеров.
Проводя опыты, ученые нашли некое излучение, которое возможно классифицировать как излучение Хокинга. «Это говорит нам о том, что мысль Стивена Хокинга трудится в конечном итоге» — говорит Джефф Стеинхоер, — «И черная дыра не есть полностью тёмным телом, она все-таки излучает частицы».
Сравнительно не так давно ученые решили усовершенствовать собственный опыт, перевоплотив облако конденсата Бозе-Эйнштейна в еще один вид модели черной дыры. Применяя свет одного лазера, ученые ограничили область распространения конденсата в замкнутом количестве цилиндрической формы, а свет второго лазера употреблялся для разгона частиц конденсата до сверхзвуковых скоростей.
Циркулирующий в количестве поток стремительных частиц создал два аналога горизонта событий, внешний, на границе перехода скорости частиц выше скорости звука, и внутренний, в том месте где частицы опять замедлились ниже скорости звука.
«Эффект излучения Хокингса показался из-за квантовых шумов конденсата недалеко от горизонта событий» — говорит Уильям Анрух (William Unruh), исследователь из университета Английской Колумбии, Канада, — «Квантовые шумы создают пары звуковых частиц, фононов, один фонон попадает в ловушку модели черной дыры, а второй — избегает этого».
Единичные фононы, к сожалению, так не сильный, что их фактически нереально зарегистрировать кроме того самыми высокочувствительными датчиками. Но, эти частицы звуковых колебаний начинали отражаться от двух горизонтов событий, перемещаясь в импровизированной резонансной полости, что приводило к появлению дополнительных фононов.
Данный эффект родственен эффекту усиления света в рабочем количестве лазера и так возможно расширить количество фононов до для того чтобы предела, в то время, когда излучение Хокинга от модели звуковой черной дыры возможно было зафиксировать датчиками.
«В следствии работы так именуемого «черно-дырочного» сазера, звукового лазера, звуковое излучение Хокинга самоусилилось, а его амплитуда выросла по экспоненциальной зависимости» — говорит Стеинхоер, — «И это, со своей стороны разрешило нам замечать все процессы, происходящие на горизонте событий модели черной дыры». В будущем ученые собираются улучшить чувствительность применяемых звуковых датчиков, при помощи которых возможно будет установить, запутанны ли на квантовом уровне пары фононов, рождаемых квантовыми шумами конденсата Бозе-Эйнштена недалеко от горизонта событий.
В случае если такое явление будет найдено, это станет еще одним подтверждением существующей теории, обрисовывающей строение черных дыр и процессы, происходящие в близи от них.
Источник: dailytechinfo.org
КАК ЧЕЛОВЕК \
