Физик имитировал излучение от черной дыры

Ученые подошли вплотную к созданию в лабораторных условиях излучения от черных дыр. Так, Джеффу Штайнхауэру (Jeff Steinhauer) из Израиля с помощью лазера удалось создать квантовый аналог черной дыры и наблюдать излучение, свойства которого во многом схожи с излучением Грибова-Хокинга (гипотетический процесс испускания фотоноф). Результаты своих исследований ученый опубликовал в журнале Nature.

Излучение Грибова-Хокинга предполагает испарение черной дыры вследствие квантовых флуктуаций, связанных с образованием пар виртуальных частиц (абстрактный объект из реальных элементарных частиц). Одна частица из такой пары улетает от черной дыры, а другая, с отрицательной энергией, — «падает» в нее.

Впервые о возможности такого явления высказывался советский физик-теоретик Владимир Грибов. А в первой половине 1970-х годов, после визита в СССР, Стивен Хокинг опубликовал работу, в которой предсказал существование излучения черных дыр (называемое излучением Хокинга в англоязычной литературе или Грибова-Хокинга в русскоязычной).

В своей экспериментальной установке Штайнхауэр наблюдал, по его словам, усиление излучения Грибова-Хокинга. С этой целью ученый создал область сверхзвукового движения в ультрахолодном конденсате Бозе-Эйнштейна (агрегатное состояние вещества в основном из бозонов). Этот участок пространства, движущийся с постоянной скоростью, играл роль, аналогичную горизонту событий (воображаемая граница пространства-времени) в черной дыре.

В качестве материи конденсата Штайнхауэр использовал атомы рубидия, охлажденные до менее чем одной миллиардной доли градуса выше абсолютного нуля. При таких температурах вещество ведет себя коллективным образом как одна большая частица.

С помощью лазера израильский ученый заставил квантовую жидкость течь быстрее скорости звука. Невозможность покинуть горизонт событий частицами с отрицательной энергией ученый сравнил с пловцом, который не может преодолеть сильное течение, против которого он движется.

Физик наблюдал экспоненциальный рост стоячей волны (распространение без переноса энергии), возникший в результате интерференции между аналогами частиц с отрицательной и положительной энергиями в результате излучения Грибова-Хокинга.

Как замечает автор исследования, он заметил усиление только одной частоты излучения в квантовой жидкости. Для того, чтобы говорить о существовании аналога радиации от черной дыры и предсказания ее интенсивности, ему необходимо получить усиление на других частотах.

Источник