Черные дыры помогают рассмотреть квантовую вселенную
Черная дыра — игровая площадка для физика. Это то место, где можно наблюдать и проверять самые странные и фундаментальные идеи и концепции из области физики. Однако сегодня не существует способа для непосредственного наблюдения за черными дырами в действии; эти образования не излучают ни свет, ни рентгеновские лучи, которые могут зафиксировать современные телескопы. К счастью, физики нашли способы имитации условий черной дыры в лаборатории, и создавая аналоги черных дыр, они начинают разгадывать самые удивительные загадки физики.
Научный сотрудник кафедры физики Израильского технологического института Технион Джефф Штайнхауэр (Jeff Steinhauer) недавно привлек к себе внимание всего физического сообщества, объявив, что он использовал аналог черной дыры для подтверждения теории Стивена Хокинга, выдвинутой в 1974 году. Эта теория гласит, что черные дыры испускают электромагнитное излучение, известное как излучение Хокинга. Хокинг предположил, что данное излучение вызывается спонтанным возникновением пары частица-античастица у горизонта событий, как называют точку на краю черной дыры, за пределы которой не может выйти ничто, даже свет. Согласно теории Хокинга, когда одна из частиц пересекает горизонт событий и захватывается черной дырой, другая выбрасывается в космос. Эксперимент Штайнхауэра стал первой демонстрацией тех спонтанных флуктуаций, которые подтверждают расчеты Хокинга.
Физики предупреждают, что данный эксперимент все-таки не подтверждает существование излучения Хокинга в астрономических черных дырах, поскольку черная дыра Штайнхауэра не совсем то, что мы можем наблюдать в космосе. Физически пока невозможно создать мощные гравитационные поля, формирующие черные дыры. Вместо этого аналог при помощи звука имитирует способность черной дыры поглощать световые волны.
«Эта звуковая волна подобна попытке плыть против течения реки. Но река течет быстрее, чем ты плывешь», — говорит Штайнхауэр. Его коллектив почти до абсолютного нуля охладил облако атомов, создав так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна. Заставив газ течь быстрее скорости звука, ученые создали систему, которую звуковые волны не могут покинуть.
Свои наблюдения Штайнхауэр опубликовал в начале августа в статье в журнале Nature Physics. Его эксперимент важен не только тем, что он дал возможность наблюдать излучение Хокинга. Штайнхауэр утверждает, что он наблюдал, как частицы, испускаемые звуковой черной дырой, и частицы внутри нее «перепутываются». Это значит, что две частицы в одно и то же время могут находиться в нескольких физических состояниях, таких как энергетический уровень, и что зная состояние одной частицы, мы можем немедленно узнать состояние другой.
Концепцию аналога черной дыры предложил в 1980-е годы Уильям Унру (William Unruh), но в лабораторных условиях она была создана лишь в 2009 году. С тех пор ученые всего мира создают аналоги черной дыры, и многие из них пытаются наблюдать излучение Хокинга. Хотя Штайнхауэр стал первым исследователем, добившимся успеха на этом фронте, системы аналогов уже помогают физикам проверять уравнения и принципы, давно применяемые в этих теоретических системах, но только на бумаге. На самом деле, главная надежда, возлагаемая на аналоги черных дыр, состоит в том, что они могут помочь ученым преодолеть одну из самых больших проблем физики: объединить гравитацию с принципами квантовой механики, которые лежат в основе поведения субатомных частиц, но пока несовместимы с законами гравитации.
Хотя методы используются самые разные, принцип у каждого аналога черной дыры один и тот же. У каждого есть точка, которую, как и горизонт событий, не может пересечь никакая волна, используемая вместо света, поскольку требуемая для этого скорость слишком велика. Вот некоторые способы, посредством которых ученые имитируют черные дыры в лабораторных условиях.
Стекло
В 2010 году группа физиков из Миланского университета наделала шума в научном сообществе, заявив, что она наблюдала излучение Хокинга из аналога черной дыры, который был создан при помощи мощных лазерных импульсов, направленных на кварцевое стекло. Хотя утверждение этих ученых подвергли сомнению (физик Уильям Унру сказал, что замеченное ими излучение намного интенсивнее расчетного излучения Хокинга, и что идет оно не в том направлении), созданный ими аналог по-прежнему является очень интересным методом моделирования горизонта событий.
Работает этот метод следующим образом. Первый импульс, направляемый на кварцевое стекло, достаточно силен, чтобы изменить коэффициент преломления (скорость, с которой свет попадает в субстанцию) внутри стекла. Когда в стекло попадает второй импульс, он из-за изменения коэффициента преломления замедляется до полной остановки, создавая «горизонт», за который не может проникнуть свет. Такого рода система является противоположностью черной дыре, из которой не может выйти свет, а поэтому ее назвали «белой дырой». Но как говорит Стивен Хокинг, белые и черные дыры это в основе своей одно и то же, а значит, они должны проявлять одинаковые квантовые свойства.
Другая исследовательская группа в 2008 году показала, что белую дыру можно создать похожим способом при помощи оптоволокна. В ходе дальнейших экспериментов ведется работа по созданию того же горизонта событий с использованием алмаза, который меньше разрушается лазерным излучением, чем кремний.
Поляритоны
Коллектив под руководством Хай Сон Нгуэн (Hai Son Nguyen) в 2015 году продемонстрировал, что звуковую черную дыру можно создать при помощи поляритонов — странного состояния материи, называемого квазичастица. Образуется она при взаимодействии фотонов с элементарными возбуждениями среды. Группа Нгуэна создала поляритоны, сфокусировав лазер большой мощности на микроскопической полости арсенида галлия, который является хорошим полупроводником. Внутри нее ученые специально создали маленькую выемку, которая расширила полость в одном месте. Когда луч лазера попал в эту микрополость, произошло излучение поляритонов, которые устремились к дефекту в виде выемки. Но как только поток этих возбужденных частиц достиг дефекта, его скорость изменилась. Частицы начали двигаться быстрее скорости звука, показывая, что возник горизонт, за пределы которого звук не может выйти.
При помощи этого метода коллектив Нгуэна пока не зафиксировал излучение Хокинга, однако ученые предполагают, что в ходе дальнейших экспериментов можно будет обнаружить колебания, вызванные покидающими поле частицами, измеряя изменения плотности их среды. Другие экспериментаторы предлагают охлаждать поляритоны до состояния конденсата Бозе-Эйнштейна, который затем можно будет использовать в моделировании процесса формирования червоточин.
Вода
Посмотрите на воду, водоворотом стекающую в водосток, когда будете принимать душ. Вы удивитесь, узнав, что смотрите на нечто подобное черной дыре. В лаборатории Ноттингемского университета доктор наук Зильке Вайнфуртнер (Silke Weinfurtner) имитирует черные дыры в ванной, как она называет прямоугольный бак на 2 000 литров со скошенной воронкой в центре. Вода подается в бак сверху и снизу, что придает ей угловой кинетический момент, создающий водоворот в воронке. В этом водном аналоге свет заменяет небольшая рябь на поверхности воды. Представьте, например, что вы бросаете в этот поток камень и смотрите, как от него кругами расходятся волны. Чем ближе эти волны подходят к водовороту, тем труднее им распространяться в противоположном от него направлении. В определенный момент эти волны вообще прекращают распространяться, и эту точку можно считать аналогом горизонта событий. Такой аналог особенно полезен при моделировании странных физических явлений, происходящих вокруг вращающихся черных дыр. В настоящее время Вайнфуртнер занимается исследованием этого вопроса.
Она подчеркивает, что это не черная дыра в квантовом смысле; этот аналог возникает при комнатной температуре, и при этом можно наблюдать только классические проявления механики. «Это грязная система, — говорит исследователь, — Но мы можем ею манипулировать, показывая, что она устойчива к изменениям. Мы хотим убедиться, что такие же явления происходят и в астрофизических системах».
http://inosmi.ru/science/20160916/237867628.html
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Бетельгейзе скрывает что-то грандиозное

Враждебный инопланетный зонд 3I/ATLAS

Гибридные материалы из метеоритного хрусталя

Горячая точка НЛО в Великобритании

Жизнь сохранилась под поверхностью Марса и других планет

Загадочное явление запечатлено в Монголии

Какова продолжительность жизни мегароя Дайсона

Капитан Кирк открывает новый способ жить вечно

Луна никому не принадлежит, это может стать проблемой

На планете K2-18b, возможно, нет инопланетной жизни

Неужели уфолог подобрался слишком близко к Истине

Обнаружили Шестое чувство человечества

Очередное предсказание Симпсонов

Первичные черные дыры - зародыши для квазаров

Пугающий таинственный межзвездный объект

Странные случаи близких сексульных контактов

Таинственное послание от Моисея

Тайный эксперимент по затемнению провалился

Что скрывается под пустыней штата Невада

Эффект мозгового чипа Илона Маска

Британский полицейский стал уфологом

Военный вертолет снял НЛО над Ираком

Впервые создали кубит из антиматерии

Глава OpenAI не готов доверить здоровье ИИ

Древний знак пришельцев в Австралии

Древний инопланетный город, найденный в океане

Древний инопланетный знак в Антарктиде

Древняя база инопланетян в Антарктиде

Зафиксировали дыхание подледного океана Европы

Знак рептилоидов на Земле

ИИ-музыка взволновала сильнее, чем людская

Инопланетяне могут напасть на Землю

Лицо инопланетянина на острове в Антарктиде

НЛО вылетает из грозового облака

Полуторакилометровый НЛО над Луной

Робот поменял батарею сам себе

Рок-певица - эксперт по паранормальным явлениям

Создан кристалл для боевых лазеров

Таинственный объект может быть враждебным кораблем

Уфолог нашел самолет Амелии Эрхарт

Премьер-министр Казахстана призвал к совместным действиям по спасению Каспия и Арктики Центральной Азии

Будущее строительства в космосе

Гелиостаты помогут обнаружить астероиды

Голубые камни Стоунхенджа были привезены людьми

Загадочный радиопульсирующий белый карлик

Земля наклонилась на 31,5 дм, этого не должно быть

Инопланетная угроза из космоса

Корабль инопланетян летит к Земле

Ледники Марса на 80% состоят из чистого льда

Мальчик видел ангелов на небесах

Может ли межзвездная комета быть инопланетным зондом

Оранжевый шар помог предотвратить автоаварию

Открыли новое состояние квантовой материи

Призраки, ведьмы, вампиры и оборотни реальны

Редкая черная дыра поглотила звезду

Скрытые черные дыры, пожирающие звезды

Сложные органические молекулы в диске молодой звезды

Тайны крушения НЛО в Кексбурге

Что будет после обнаружения инопланетян

Шаг к разгадке главной тайны жизни на Земле

Этичное использование ИИ в кинопроизводстве

Близкая пригодная для жизни экзопланета

Более строгие ограничения на темную материю

Верят ли британцы в сверхъестественное

Двойные звездные системы - сложные астрообъекты

Жизнь на Земле действительно зародилась в космосе

Малоизвестная опасность посадок на Луну

Необычные плазменные волны над полюсом Юпитера

Обнаружено множество черных дыр малой массы

Первый Трансчеловек был недавно создан

Поиски контактного метаморфизма на Марсе

Появление совершенно нового вида кислотных дождей

Протопланетный объект с бедной металлами атмосферой

Расследование аномального поведения такси прекращено

Самая сложная Головоломка

Семена сверхмассивных черных дыр

Старейший на планете компьютер

Стоит ли возвращаться на Луну

Таинственный мир снежного человека

Экзопланета формирует спиральные рукава в пыльном диске

Я была уволена из НАСА за правду об инопланетянах

Ваш мозг редактирует вашу жизнь, пока вы спите

Галактика подтверждает существование Большого взрыва

Загадочное распределение водорода на Европе

Звезда пережила столкновение с черной дырой

Инопланетяне высадились рядом с авиабазой в Саффолке

Информатор делает мрачное предупреждение

Как обнаружить магнитные поля вокруг экзопланет

Маск готовится к масштабной установке имплантатов

Необычное магнитное поле вокруг протозвезды

Обнаружена новая экзопланета размером с Землю

Парашюты готовы к использованию на Марсе

Подтвердили наличие компаньона у Бетельгейзе

Самые странные встречи с НЛО в Британии

Скрытый слой Реальности

Тараканы-шпионы и ИИ-роботы

Темная энергия может изменяться со временем

У Земли более шести спутников

Футуристический ховербайк в стиле Звездных войн

Что, если правительство верит в НЛО больше, чем вы

Что-то странное творится в небе Техаса

Защита от огня. Когда каждая минута на счету

Актриса видела НЛО в реальной жизни

Ванга и живой Нострадамус предсказывают одно и то же

Волшебство, лежащее в основе квантовых компьютеров

Дни НЛО пройдут в Эльмвуде

Конспирологи считают, что высадка на Луну - фейк

Можно безопасно прыгнуть в черную дыру

Нас всех затягивает в гигантскую невидимую структуру

НЛО в небе над Сан-Педру

НЛО посещают Землю с 16 века

Обнаружен таинственный убийца планет

Огромный астероид приближается к Земле

Одержимая кукла причиняет большие проблемы

Поворот событий с одержимой куклой Аннабель

Самые большие загадки Стоунхенджа

Скопление НЛО над базой ВВС Райт-Паттерсон

Скрытый в геноме человека призрачный код

Трамп должен рассказать правду о внеземной жизни

Трамп обнародовал план по внедрению ИИ во все сферы

Трамп уничтожает данные о глобальном потеплении

Хакеры нанесли удар по ядерному комплексу США

Башня и потерпевший крушение НЛО в Антарктиде

В Гавайском лесу лежит разбитый диск

В джунглях Перу потерпел крушение НЛО

Замаскированный пассажирский самолет

Звездолет на посадочной площадке

ИИ проиграл программисту в 10-часовом марафоне

ИИ способны тайно научить друг друга быть злыми

Как просто отличить текст, написанный ИИ

Люди перестанут понимать, как ИИ рассуждает

Может ли существовать жизнь на спутниках планет

Молния воскресила умершую девочку

Монстры из шкафа. Детская выдумка или что-то большее

Научились превращать углекислый газ в сахар

НЛО в облаке над островом Антилоп

Огромный НЛО над Род-Айлендом

Оранжевый диск над Антилоп-парком

Слова девочки заставили ее мать переехать

Суд восстановил москвичку, уволенную из-за ИИ

Треугольный НЛО, замаскированный под айсберг

Феномен светящейся женщины

Загадочная структура внутри клеток человека

Инцидент в Лейкенхит-Бентуотерс

Нашли утерянную Книгу мертвых

НЛО прилетали на Землю на протяжении веков

Новая эра неопознанных воздушных явлений

Облако в форме НЛО над восточным Китаем

Охотник за привидениями внезапно скончался

Пара вместо пропавшего ребенка нашла бигфута

Семья одурачила США самодельным НЛО

Странные встречи с НЛО из канадских архивов

Тайна строительства Стоунхенджа

Телепортация с записью состояний в память

Теории заговора могут угрожать демократии

Теперь у младенца может быть три родителя

У Бетельгейзе есть компаньон

Уфолог подтвердил подлинность видеозаписи НЛО

Число наблюдений НЛО в Великобритании растет

Что происходит в сверхсекретной Зоне 51

Электромобили вызывают у людей сильную тошноту

Я была замужем за призраком

Аэропорты привлекают внимание инопланетян

Древнее небесное тело за Плутоном

Жидкие солевые растворы могут образовываться на Марсе

Запечатлели рождение планет вокруг молодого солнца

Звезда разрушает свою новорожденную планету

ИИ вообще не обладает интеллектом

Канадский доклад рекомендует создать бюро по НЛО

Лунный грунт может поддерживать жизнь

Мы стали свидетелями рождения солнечной системы

Невероятные снимки далекого мира

Неужели так наступит конец света

Новые знания о скалистых экзопланетах

Обнаружили литий в экзосфере Меркурия

Освоение космоса должно быть более демократичным

Поиск пригодных для жизни экзопланет

Третий известный межзвездный объект

Три четверти подростков используют ИИ-компаньонов

Фестиваль НЛО стал мишенью воров

Черная дыра, которой не должно существовать

Эбби Клэнси заметила три НЛО, находясь за рулем

Более четкое понимание столкновений черных дыр

Будущее аванпостов на Луне и Марсе

Гигантская экзопланета скрытая в газопылевом диске

Земля родилась вместе с водой

Наверх
Яндекс.Метрика