Фізики побачили хокінгівське випромінювання від штучної чорної діри

25/06/2009

У потоці води, що слугував моделлю чорної діри, були виявлені випадки зміни частоти хвиль з позитивної на негативну. Це, можливо, є класичним аналогом механізму, що лежить в основі хокінгівського випромінювання, повідомляє міжнародний колектив авторів в статті, опублікованій в журналі New Journal of Physics.

Чорна діра – область простору з настільки сильним гравітаційним тяжінням, що навіть світло не може її покинути. Чорні діри виникають, наприклад, при колапсі масивної зірки. Межа чорної діри називається горизонтом подій.

У 1970-х роках британський астрофізик Стівен Хокінг висунув гіпотезу, що чорні діри, не дивлячись на своє непереборне тяжіння, поволі випаровуються, втрачаючи енергію і масу. Цей квантовий ефект стає можливий завдяки народженню пар частинка-античастка поблизу горизонту подій. Можливий варіант подій, коли античастка, що має негативну повну енергію, падає в чорну діру, зменшуючи тим самим її енергію спокою і масу, а частинка – відлітає. Для стороннього спостерігача це виглядає як випромінювання чорної діри.

Безпосередньо спостерігати випаровування чорних дір практично неможливо: діри за рахунок його мають температуру, але вона настільки мала, що зафіксувати її астрофізики не можуть. Тому для дослідження хокінгівського випромінювання (випаровування) використовуються теоретичні розрахунки і аналогове моделювання в лабораторії.

Жермен Руссо (Germain Rousseaux), Ульф Леонхардт (Ulf Leonhardt) і їх колеги використовували устаткування французької лабораторії GENIMAR, що зазвичай застосовується для дослідження дії хвиль і течій на береги і на корпуси підводних човнів. У 30-метровому вузькому басейні генерувалися хвилі, спрямовані проти сильної течії. Це, на думку дослідників, може вважатися адекватною моделлю процесів, що передують зародженню хвиль хокінгівського випромінювання.

Згідно з теорією Хокінга, появі таких хвиль передує наявність хвиль двох типів: з позитивною частотою і з негативною. Група Леонхардта шукала за допомогою декількох відеокамер саме випадки зміни частоти водяних хвиль з позитивної на негативну, чого раніше ніхто не робив.

Дослідникам вдалося зафіксувати такі випадки, причому значно більше, ніж передбачали теоретичні обрахунки. Чим пояснюється розбіжність з теорією, наразі незрозуміло.

Недавно Леонхардт (відомий також своїми роботами по іншій модній темі – квантової левітації) у складі іншої групи займався моделюванням чорних (і білих) дір за допомогою електромагнітних хвиль.

Повернутися до списку публікацій



Останні новини

Статті

Попередні публікації