Поиск - новости науки и техники

Парадоксы пустоты

Излучение Хокинга удалось сымитировать в лаборатории. В роли частиц, покидающих черную дыру, выступили звуковые волны, в роли черной дыры – конденсат Бозе-Эйнштейна. Статью о лабораторном аналоге черной дыры, созданном Джеффом Штейнхауэром (Jeff Steinhauer) из Израильского технологического института Technion в Хайфе, публикует Nature Physics.
Объекты, подобные описываемому, могут помочь в объяснении так называемого “информационного парадокса”, который заключается в необратимом исчезновении информации, попавшей в черную дыру. 40 лет назад известный космолог и физик-теоретик Стивен Хокинг (Stephen Hawking) заявил о том, что черные дыры не вполне черные. Ученый подсчитал, что некоторое – небольшое – количество излучения может избежать затягивания в черную дыру. И тогда возник вопрос: не может ли избежать этого и информация, закодированная в излучении? Если рассматривать черную дыру как объект, подчиняющийся законам квантовой механики, она должна непрерывно излучать, теряя при этом свою энергию. В квантовой теории поля физический вакуум наполнен постоянно рождающимися и исчезающими флуктуациями различных полей, причем динамика этих флуктуаций меняется, и если внешние силы достаточно велики, то прямо из вакуума могут рождаться пары частица-античастица. Предполагается, что такие процессы происходят вблизи горизонта событий черной дыры, воображаемой границы в пространстве-времени, попав на которую извне любое тело устремится только внутрь черной дыры и не сможет вернуться во внешнее пространство. Если так, то одна из частиц, оказавшихся на горизонте событий, может упасть внутрь черной дыры, а другая – улететь и стать доступной для наблюдения. Проверить это можно, смоделировав горизонт событий в лаборатории.
Как описывает эксперимент Джеффа Штейнхауэра Nature News, физик использовал облако атомов рубидия, охлажденных до менее одной миллиардной доли градуса выше абсолютного нуля. При такой температуре атомы ведут себя как единый жидкий квантовый объект, легко поддающийся манипуляциям. Низкая температура обусловливает бесшумность среды, то есть квантовой жидкости, известной под названием конденсата Бозе-Эйнштейна, через которую будут проходить звуковые волны, возникающие при квантовых флуктуациях. Манипуляции квантовой жидкостью с ускорением ее потока до значений, превышающих скорость звука, Штейнхауэр проводил посредством лазера. Подобно пловцу, борющемуся с мощным течением, звуковые волны, движущиеся навстречу квантовой жидкости, оказывались в своего рода ловушке, пояснил ученый. Таким образом, конденсат сыграл роль горизонта событий черной дыры. Пары звуковых волн, появляющиеся и исчезающие в лабораторном вакууме, имитировали пары частиц-античастиц в вакууме космическом. Волны, оказавшиеся за пределами этого звукового горизонта, рассматриваются автором эксперимента как эквивалент излучения Хокинга.

Нет комментариев