Току-що получихме доказателства за най-голямото предсказание на Стивън Хокинг за черните дупки




(Mirquurius / Гети) ФИЗИКА

https://www.sciencealert.com/scientists-have-stimulated-hawking-radiation-in-a-lab-analogue-of-a-black-hole?perpetual=yes&limitstart=1&fbclid=IwAR0zpqyzizLu9znKuphe4yLDradIz7i5jmlLKUWky9ObYRXOPTqGp63Dwxo

Току-що получихме доказателства за най-голямото предсказание на Стивън Хокинг за черните дупки   MICHELLE STARR 21 януари 2019

Учените може би са направили крачка към експерименталното доказване на радиацията на Хокинг. Използване на оптичен аналог на хоризонт на събития - лабораторен модел на физиката на черната дупка - изследователи от Института на науката във Вайзман в Реховот, Израел съобщават, че са създали стимулирана радиация на Хокинг.

При общата теория на относителността черна дупка е неизбежна. След като нещо излезе от хоризонта на събитието в сърцето на черната дупка, няма връщане. Така интензивна е гравитационната сила на черната дупка, която дори светлината - най-бързото нещо във Вселената - не може да постигне скорост на бягство.

Следователно, при общата относителност, черната дупка не излъчва електромагнитно излъчване. Но, като млад Стивън Хокинг, теоретизирал през 1974 г., той излъчва нещо, когато добавяте квантова механика към сместа.

Това теоретично електромагнитно излъчване се нарича лъчение Хокинг; тя прилича на излъчване на черно тяло , произведено от температурата на черната дупка, която е обратно пропорционална на нейната маса (гледайте видеото по-долу, за да разберете това чисто понятие). 

Тази радиация ще означава, че черните дупки са изключително бавно и постоянно изпаряващи се, но според математиката, тази радиация е твърде слаба, за да може да се открие от нашите настоящи инструменти.

Така че, репликата се опитва да я пресъздаде в лаборатория с аналози на черни дупки. Те могат да бъдат изградени от неща, които произвеждат вълни, като течни и звукови вълни в специален резервоар , от кондензатите Бозе-Айнщайн или от светлината, съдържаща се в оптичното влакно.

"Радиацията на Хокинг е много по-общ феномен, отколкото първоначално си мислехме", обяснява физикът Улф Леонхард от света на физиката . "Това може да се случи, когато се правят хоризонти на събитията, било то в астрофизиката или за светлината в оптичните материали, водните вълни или ултрахолдните атоми."

Те очевидно няма да възпроизведат гравитационните ефекти на черна дупка (нещо добро за нас, а ние съществуваме), но участващата математика е аналогична на математиката, която описва черните дупки под общата теория на относителността.

Този път изборният метод на екипа беше оптична система, разработена от Leonhardt преди няколко години.

Оптичното влакно има микро-модели от вътрешната страна и действа като проводник. Когато влизате във фибри, светлината забавя само малко. За да се създаде аналогов хоризонт на събитията, два различни цвята ултрабързи импулса от лазерна светлина се изпращат надолу по влакното. Първият пречи на втория, което води до ефект на хоризонта на събитията, наблюдаван като промени в индекса на пречупване на влакното.

След това екипът използва допълнителна светлина върху тази система, което води до увеличаване на радиацията с отрицателна честота. С други думи, „негативната“ светлина черпеше енергия от „хоризонта на събитията“ - индикация за стимулирана радиация на Хокинг.

Макар че констатациите бяха несъмнено готини, крайната цел за такива изследвания е да наблюдават спонтанното излъчване на Хокинг.

Стимулираното излъчване е точно това, което звучи като - емисия, която изисква външен електромагнитен стимул. В същото време лъчението на Хокинг, произхождащо от черна дупка, ще бъде от спонтанното разнообразие, което не се стимулира.

Има и други проблеми с стимулираните радиационни експерименти на Хокинг; те рядко са недвусмислени, тъй като е невъзможно точно да се пресъздадат в лабораторията условията около хоризонта на събития.

С този експеримент, например, е трудно да бъде 100% сигурно, че емисията не е създадена от усилване на нормална радиация, въпреки че Leonhardt и неговият екип са убедени, че техният експеримент действително е произвел радиацията на Хокинг.

Така или иначе, това е завладяващо постижение и също е привлякла друга мистерия в ръцете на отбора - те откриха, че резултатът не е такъв, какъвто са очаквали.

"Нашите числени изчисления предвиждат много по-силна светлина на Хокинг, отколкото сме виждали", казва Леонхард .

"Ние планираме да проучим това по-нататък. Но сме отворени за изненади и ще останем наши собствени най-лоши критици."

Изследването е публикувано в списание Physical Review Letters .

Научете повече

1. Нов начин за възпроизвеждане на черна дупка? Колежът Дартмут, ScienceDaily
2. Симулиране на излъчване на черна дупка с лазери: Лазерите произвеждат първото детектирано от Хокинг лъчение Американско физическо общество, ScienceDaily
3. Как да намерим и проучим черна дупка Ферми Национална ускорителна лаборатория (Fermilab), ScienceDaily

1. Устойчивост на черните дупки и скоростта на гравитационните вълни в рамките на самонастройващите се космологични модели Физически букви за преглед
2. Адаптивно оформяне на вълнови фронтове за контролиране на нелинейни многомодови взаимодействия в оптични влакна Nature Photonics
3. Силиконови Mie резонатори за силно насочено излъчване на светлина от монослой MoS2 Nature Photonics