Stephen Hawkingin tärkein ennuste sai uusia todisteita

Laboratoriossa luotiin analoginen musta aukkoantoi uusia epäsuoria todisteita siitä, että nämä salaperäiset avaruusobjektit tuottavat todella kaasuvirtoja varautuneista hiukkasista, kertoo Science Alert, viitaten uuteen tieteelliseen tutkimukseen, joka on julkaistu Nature-lehdessä. Fyysikot väittävät, että niiden luomalla mustan aukon analogialla on lämpötila, joka on välttämätön edellytys saman nimenomaiselle säteilylle, jonka ennustaa Stephen Hawking.

Musta reikä ei tuota mitään. Vai se säteilee?

Yleisen suhteellisuusteorian (GTR) mukaanmikään ei voi paeta mustasta aukosta. Niiden gravitaatiovoima on niin suuri, että jopa valo, maailmankaikkeuden nopein asia, ei kykene kehittämään riittävää nopeutta hajottamaan sen vaikutuksesta. Näin ollen GR: n mukaan mustat reiät eivät voi lähettää mitään sähkömagneettista säteilyä.

Hawking ehdotti kuitenkin vuonna 1974Teoria sanoi, että jos lisäämme kysymykseen kvanttimekaniikan säännöt, mustat reiät voivat itse asiassa säteillä jotain. Tämä on teoreettinen sähkömagneettisen säteilyn tyyppi, joka on nimetty Hawkingin mukaan.

Tämä hypoteettinen säteily muistuttaamustan kappaleen säteily, joka syntyy mustan reiän lämpötilasta, joka on kääntäen verrannollinen sen massaan. Tutkijat eivät ole pystyneet löytämään sitä suoraan. Äskettäin otettiin ensimmäiset todelliset kuvat mustasta aukosta, joten kaikki on vielä edessä. Fyysikot kuitenkin uskovat, että tämä säteily, jos se olisi olemassa, olisi liian heikko, jotta sitä voitaisiin käyttää nykyaikaisten tieteellisten välineiden avulla.

Musta aukon lämpötilan mittaaminen ei ole myöskään helppoatehtävä. Musta aukko, jonka auringon massa on, on vain 60 nano Kelvinin lämpötila. Kosminen mikroaaltouunisäteily, jonka se imeytyy, on paljon korkeampi kuin Hawking-säteily, jonka se säteilisi. Lisäksi mitä suurempi musta aukko on, sitä alhaisempi lämpötila on.

Testaa Hawkingin olettama, fysiikkaIsraelin tekninen yliopisto suoritti kokeilun lähimpään "analogiseen" mustaan ​​reikään, joka on nykyään luotu laboratorio-olosuhteissa.

Onko Hawkingin säteily todellinen?

Hänet keksi Israelin fyysikko Jeff.Steinhauer vuonna 2016 ja on Bose-kondensaatti kylmistä rubidium-atomeista (jäähdytetty lähes absoluuttiseen nollaan) yhdellä alueella, jossa atomit liikkuvat yliäänenopeuksilla, kun taas toisessa ne liikkuvat hyvin hitaasti. Liikkumisen aikana kondensaatti muodostaa ns. Tähän alueeseen kuuluvat äänen kvantit leikkaavat eräänlaista ”akustista tapahtuma-horisonttia”, koska ne eivät voi enää jättää sitä. Tutkiessaan mustan aukon akustisen analogin ominaisuuksia asiantuntijat päättelivät, että ne olivat lähellä teoreettisia malleja, mikä viittaa Hawking-säteilyn esiintymiseen.

Jatka kokeiluun vuonna 2016 Steinhauerin kanssaheidän kollegansa pystyivät osoittamaan, että mustan reiän analogin tapahtumien akustiseen horisonttiin voi ilmestyä sotkeutuneita foneja, joista yksi hämärtyy hitaasti virtaavan Bose-kondensaatin atomeista avaruuteen, luoden itse asiassa Hawking-säteilyvaikutuksen. Samanaikaisesti toinen parin foni voidaan imeä mustan aukon analogilla suurnopeuden kondensaatin takia.

On huomattava, että tämän vuoden alussa toinenRyhmä israelilaisia ​​fysiikoita Weizmann-instituutista Ulf Leonhardtin johdolla loi oman analogiansa mustasta aukosta, jossa tapahtumakentän pohjana käytettiin kuituteknologiaa. Sitten tutkijat pitivät samanlaista havaittavaa tulosta tilastollisena poikkeamana. Steinhauer-ryhmän uusi kokeilu osoitti kuitenkin, ettei se ole. Uuden kokeen tulos osoitti jälleen kerran, että yksi fotoni voidaan heittää hypoteettiseen tilaan ja toinen imeytyy hypoteettiseen mustaan ​​reikään. Leonhardt on jo kommentoinut Steinhauer-konsernin menestystä:

”Onnittelen Jeffiä tästä tuloksesta. Tämä on erittäin tärkeä askel koko tieteelliselle yhteisölle. Tämä on jotain todella ylpeä, ”sanoi tiedemies artikkelissa Physics World.

"Tutkijoiden työn tärkein innovaatio onHyvin suunniteltu tunnistuspiiri, jonka avulla he saavat ulos säteilevän säteilyn lämpötilan. Kvanttisimulaattorin avulla saatu tulos on ensimmäinen todiste Hawkingin säteilyn olemassaolosta ”, Silke Weinfurtner kommentoi Nottinghamin yliopiston israelilaisten tutkijoiden ja matemaatikon työn tuloksia.

Todisteet siitä, että Hawking oli oikeassa, kasvaa, mutta tämä uusi menetelmä analogisen mustan reiän lämpötilan määrittämiseksi voi auttaa ymmärtämään paremmin mustan aukon termodynamiikkaa.

Voit keskustella uutisista Telegram-keskustelussa.