| | Вчера, 06:10 | Новости науки и техники
Ученым впервые удалось наблюдать квантовый эффект излучения Хокинга в лаборатории
Джефф Стеинхоер (Jeff Steinhauer), ученый-физик израильского Технологического института (Israel Institute of Technology) провела ряд экспериментов, в которых он пытался создать «виртуальную» черную дыру в лабораторных условиях. Можно сказать, что эти эксперименты были успешными, ученым удалось доказать, что теория Стивена Хокинга, который описывает излучение черной дыры, является верным, несмотря на то, что эксперименты основаны на использовании звуковых колебаний, а не световые волны. Следует отметить, что ученым удалось увидеть своими глазами, некоторые квантовые эффекты излучения Хокинга виртуальной черной дыры, впервые в истории науки, когда что-то подобное было создано в лаборатории.
Долгое время ученые полагали, что ничто не может покинуть пределы черной дыры, проведя условную границу, называется горизонт событий. Тем не менее, в 1974 году известный ученый Стивен Хокинг (Stephen Hawking) опубликовал работу, обосновывающую, что некоторые частицы могут покидать черную дыру. Поток этих частиц получило название излучения Хокинга, и он формируется за счет спонтанного рождения пары запутанных на квантовом уровне частиц и античастиц на границе горизонта событий. При этом, одна из частиц «проваливается» внутрь горизонта событий, и второй «убегает» в пространство, унося с собой часть энергии и массы черной дыры.
Этот эффект служит объяснение явления, которое заключается в том, что некоторые черные дыры, с течением времени, становится все меньше, и, наконец, полностью исчезают. Тем не менее, излучение Хокинга настолько слаб, что не может быть измерено непосредственно, единственным вариантом для проверки теории Хокинга является создание виртуальной черной дыры в лаборатории.
Один из типов виртуальных черных дыр было предложено в 1981 году ученый-физик Билл Анрухом (Билл Unruh) из университета Британской Колумбии. В его модели, роль фотонов света играют фононы, кванты звуковых колебаний. Эти фононы возникают на краю виртуального водопада, на границе, где поток воды ускоряется резко, падая вниз. А в некоторых случаях, на границе водопада может возникать пары запутанных на квантовом уровне фононов, один из которых падает вместе с водой, а второй — «улетает» наружу, превращаясь в аналог излучения Хокинга. И Джефф Стеинхоеру удалось создать в своей лаборатории устройство, основанное на предыдущем идея, которая позволила наблюдать эффект излучения Хокинга.
База эксперимента было небольшое количество жидкости, в которой с помощью света лазера был создан быстрый поток. На границе с фиксированной жидкости и быстрый поток возникали пару запутанных фононов, некоторые из которых разделились. Один фонон поинтересовалась, поток, движение, быстрее, чем скорость звука, а второй остался на объем хорошие жидкости, то есть, «вырывалось из виртуальной черной дыры». В качестве жидкости, исходящая из конденсата Бозе-Эйнштейна, состоящий из облаков 87 атомов рубидия. Джефф Стеинхоеру необходимо было повторить эксперимент 4600 раз, чтобы убедиться в том, что фононы в самом деле являются запутанными на квантовом уровне, и один из них является аналогом излучения Хокинга.
К сожалению, подобный эксперимент не является окончательным доказательством теории Хокинга. Тем не менее, результаты эксперимента, повышают степень достоверности теории, и эта ситуация будет продолжаться до тех пор, пока ученые не будут иметь в своем распоряжении инструменты и технологии, которые позволяют сделать первые прямые измерения излучения Хокинга.
