gov-civil-vilareal.ptLaboratorijā uzburtais melnais caurums dara tādas pašas dīvainas lietas, kā Stīvens Hokings domāja
>Kad kaut kas sagrauj fiziku, jūs šķērsojat kvantu valstība, vieta, kur dzīvo melnie caurumi, tārpu caurumi un citas lietas, kas bijušas vairāku zinātniskās fantastikas filmu zvaigznes. Tas, kas dzīvo kvantu jomā, vai nu nav pierādīts (vēl), vai arī uzvedas dīvaini, ja tāds pastāv.
Melnie caurumi bieži nonāk šajā jomā. Tā kā šīs sabrukušās zvaigznes - vismaz lielākā daļa no tām - nav iespējams ielidot kosmosa kuģī (ja vien jūs nekad nevēlaties to redzēt vēlreiz), viens fiziķis nolēma, ka labākais veids, kā pietuvoties tām, bija burtiskā mikroskopā. Džefs Šteinhauers vēlējās uzzināt, vai melnie caurumi izstaro daļiņas, piemēram, nelaiķis Stīvens Hokings to teorēja. Tā kā viens no šiem leviatāniem nekad neietilps laboratorijā, viņš un viņa pētnieku komanda izveidoja vienu šeit, uz Zemes.
Mums ir jāsaprot, kā mēs redzam Hokinga starojuma skaņas viļņus, kas iekrīt un izplūst, Šteinhauers, kurš līdzautors nesen publicētam pētījumam Dabas fizika , pastāstīja SYFY WIRE. Tiem jābūt ļoti nelieliem. Redzot šo starojumu no īstā melnā cauruma, tas ir pārāk vājš, un to pilnībā pārspētu citi starojuma avoti, tāpēc mēs vēlamies to redzēt analogā sistēmā.
Šis melnā cauruma analogs bija vairāk caurule, nevis iespaidīgas virpuļojošas lietas, kuras jūs varētu redzēt NASA attēlos, piemēram, iepriekš. Lai vai kā, gaismas izrāde ap šādiem briesmonīgajiem melnajiem caurumiem patiesībā ir tikai visi putekļi un gāze un citi zvaigžņu materiāli, ko tā aprij. Šteinhauera komandai nebija vajadzīgs vesels uzkrāšanās disks . Viņi tikai vēlējās noskaidrot, vai viena no kvantu sapītajām daļiņām nonāca līdz sliekšņa robežai notikumu horizonts izbēgtu, kā prognozēja Hokings. Kvantu sapīšanās nozīmē, ka divas daļiņas rīkosies tieši tāpat, lai kur tās atrastos laikā un telpā.
Stīvens Hokings, kurš izvirzīja teoriju, ka melnie caurumi izstaro fotonus atpakaļ kosmosā. Kredīts: Frederiks M. Brauns/Getty Images
Kad viens no sapinušos daļiņu pāriem iet pārāk tālu un šķērso notikumu horizontu, bet otram izdodas palikt pie neatgriešanās punkta robežas, tas galu galā tiks izstarots atpakaļ kosmosā. Tas ir Hokinga starojums. Analogā melnajā caurumā, kas izgatavots no rubīdijs gāzi, pētnieki gaismas viļņus aizstāja ar skaņas viļņiem, ko melnie caurumi ēd kosmosā, jo rubīdija atomi pietuvinās ātrāk nekā skaņas ātrums, tāpēc neviens skaņas vilnis, kas sasniedz notikumu horizontu, nekad nevar aizbēgt. Tomēr otrs sapinušais skaņas vilnis būtu ārpus notikumu horizonta, kur gāzes plūsma bija daudz lēnāka un tā varēja pārvietoties.
Mums bija jāmeklē kaut kas saistīts ar melno caurumu un ārpus tā, sacīja Šteinhauers. Katru reizi, kad melnajā caurumā ir neliels vilnis, ārpus melnā cauruma ir vilnis, un tas bija jāatkārto tūkstošiem reižu. Jums jāturpina meklēt vilni iekšā un vienlaikus iznākt vilnis.
Tā kā kamera, kas fotografēja analogo melno caurumu, to uzreiz iznīcinātu, analogs bija jāatjauno atkal un atkal. Katrs no tiem bija aptuveni 0,1 milimetru garš un sastāvēja no aptuveni 8000 atomiem. Vienkārši, lai radītu priekšstatu par to, cik tas ir satriecoši mazs, periodam šī teikuma beigās ir vismaz miljards atomu. Katru reizi, kad tika izveidots jauns analogs, komandai bija jāatrod skaņas viļņu pāri, kuriem viens vilnis virzās uz vienmērīgo horizontu, bet otrs jau aiz tā. Rubīdija gāze plūst ātrāk nekā skaņas ātrums , tāpēc neļāva izlauzties vienam no šiem skaņas viļņiem, tāpat kā melnā cauruma graujošā gravitācija kosmosā nozīmē nenovēršamu likteni.
Fotografēšana atkārtoti parādīja, ka Hokinga starojums paliek nemainīgs. Komandai bija vajadzīgs tik daudz datu, lai atrastu pietiekamas korelācijas starp visu šo skaņas viļņu pāru uzvedību. Izrādījās, ka viņi katru reizi darīja vienu un to pašu, tāpēc Hokingam bija taisnība. Vismaz šis eksperiments pierādīja, ka viņam ir taisnība. Kamēr mēs nevaram atrast veidu, kā izpētīt kosmosā esošos melnos caurumus ar teleskopu, kas ir tehnoloģiski attīstītāks, nekā mēs jebkad varam iedomāties, teorētiskiem pētījumiem, piemēram, Hokinga pētījumiem, būs jāatbalsta, vai tas, iespējams, notiks faktiskajos melnajos caurumos. Šteinhauers vēlas iet tālāk, tāpat kā kvantu gravitācija .
Es gribētu pārsniegt Hokinga aprēķinus, lai ņemtu vērā kvantu gravitāciju, viņš teica. Saskaņā ar vispārējo relativitāti jūs varat izdomāt regulāru gravitāciju, ja zināt, cik masīvs ir ķermenis. Kvantu gravitācijai ir nejaušība, tāpat kā jebkurai kvantu mehānikai. Es arī vēlos redzēt, kā Hokinga starojums ir līdzīgs tādām lietām kā gaisa molekulas, kas izkliedē skaņu.
Melno caurumu dīvainības un tas, ko tās varētu nozīmēt kosmosa laikam, nekad nebeidzas.
