| | 18 октября 2014 | Новости науки и техники
Создана «настольная» модель акустической черной дыры, которая испускает излучение Хокинга
Известно, что черные дыры-это места концентрации огромного количества чрезвычайно плотной материи, оставшейся после уничтожения звезды или других массивных космических объектов. Гравитационное притяжение черных дыр настолько Велико, что никакая материя и излучение, включая свет, не могут вырваться из ловушки, пересекая линии, называемой горизонтом событий. Но, в 1974 году известный ученый Стивен Хокинг (Stephen Hawking), выдвинул гипотезу, что черные дыры должны слабое излучение, которое впоследствии получило название излучения Хокинга.
Появление излучения Хокинга следует из одной из экстравагантных теорий, квантовая мир, который утверждает, что вакуум на самом деле ложе «море» частиц и их античастиц. Эти пары рождаются, мгновенно аннигилируют и исчезают. Но, если эта пара «родилась» строго в разрезе горизонта событий черной дыры, одна из частиц поглощается черной дырой, а вторая имеет возможность «уйти» в открытый космос, став одной из частиц излучения Хокинга.
Излучения Хокинга из черных дыр, существование же вы все еще в сомнения, настолько слабо, что для подтверждения теории Хокинга, ученые-физики создают искусственные черные дыры, некоторые лабораторные объекты, свойства, которые имитируют свойства черных дыр, и которые имеют свой собственный горизонт событий.
Одним из первых «черных дыр» искусственные была создана группой из университета Милана под руководством Франческо Белджорно (Francesco Belgiorno). Этот аналог черной дыры, не отличался большими размерами, как черная дыра играл участке волоконно-оптического кабеля, который находится на определенных условиях, которые поглощала все фотоны света импульсов лазерного излучения. Однако, ученые, как удалось зарегистрировать следы, что бы излучение Хокинга, но и другие исследователи поставили под сомнение полученные результаты итальянцев за то, что физики горизонта событий-оптических искусственная черная дыра, в корне отличается от физики реального «черная дыра».
Некоторые ученые считают, что точное воспроизведение физики горизонта событий черной дыры, хотя и гораздо меньшего масштаба, может обеспечить использование так называемой квантовой жидкости. В 2009 году группа из Технологического института Технион (Technion-Israel Institute of Technology), Хайфа, Израиль, режиссер Джефф Стеинхоером (Jeff Steinhauer), создали модель черной дыры с помощью конденсата Бозе-Эйнштейна (Bose-Einstein condensate, BEC), облака сверхохлажденных атомов, которые находятся в специальной квантовом состоянии и ведут себя как единый атом больших размеров. Экспериментов, ученые обнаружили излучение, которое можно классифицировать как излучение Хокинга. «Это говорит о том, что идея Стивена Хокинга на самом деле работает», — говорит Джефф Стеинхоер, «И» черная дыра «- это не черное тело, все еще испускает частицы».
Недавно, ученые решили улучшить свой эксперимент, превращаясь в облако конденсата Бозе-Эйнштейна в другой вид модели черной дыры. Используя луч лазера, ученые ограничили область распределения конденсата в объеме цилиндрической формы, и свет второй лазер был использован для диспергирования частиц конденсата до сверхзвуковой. Оборотных средств в объеме потока частиц, созданный два аналога горизонта событий внешней границы перехода скорости частиц выше скорости звука, и внутри, там, где частицы вновь замедлилась ниже скорости звука.
«Эффект излучения Хокинга появляется из-за квантовых шумов, конденсата в районе горизонта событий», говорит Уильям Анрух (William Unruh), ученый из университета Британской Колумбии, Канада, — «шум, Квантовый создают пары звуковых частиц-фононов, фонон попадает в ловушку модели черной дыры, а второй избегает этого».
Отдельные фононы, к сожалению, такие слабые, что их практически невозможно зарегистрировать даже в самых нестабильных датчиков. Тем не менее, эти частицы звуковых колебаний начинали отражаться двух горизонтов событий, перемещаясь в импровизированной резонансной полости, что привело к появлению более фононов. Этот эффект родственен эффекту усиления света в объеме лазера и, таким образом, можно увеличить число фононов до такого предела, когда излучение Хокинга модель акустической черной дыры можно установить датчики.
«В результате работы называется «черно-дырочного» сазера, акустический лазер, звук, излучение Хокинга самоусилилось, и его амплитуда выросла экспоненциальной зависимости», — говорит Стеинхоер», И это, в свою очередь, позволило нам наблюдать все процессы, происходящие на горизонте событий модели «черная дыра». В будущем ученые планируют улучшить чувствительность используемых акустических датчиков, с помощью которых можно установить, является запутанной, если квантовом уровне пары фононов, которые рождаются квантовых шумов, конденсата Бозе-Эйнштена в районе горизонта событий. Если явление будет обнаружено, то это будет подтверждением теории существующего, в котором описывается структура черных дыр и процессы, которые происходят рядом с ними.
