调试体例:黑洞可能并非“只进不出” 黑洞可能并非“只进不出”——以色列科学家zai尝试室中模拟出黑洞di霍金辐射
应用超冷流体将声波困住,以色列科学家zai尝试室中发现出le一ge能发出霍金辐射di类黑洞。所谓霍金辐射,就shi展望中di因量子力学效应而能够逃走黑洞di粒子。这项揭晓zai《自然·物理学》杂志上di主要功效you朝一ri可望辅佐解决黑洞“信息悖论”问题——物理学家斯蒂芬·霍金40年前预言,黑洞并不shi全黑di,you少量di辐射能够解脱黑洞di强年夜引力,问题由此发生:编码zai辐射中di信息能否ye能一并逃走?
黑洞不黑,可能会you粒子逃出
量子理论觉得,能量di年夜幅晃悠可能会zai瞬间爆发,这意味着宇宙真空并不空,而shi会爆发涨落,zai瞬间凭空发生一对正反虚粒子,然后又彼此湮灭,瞬间磨灭,以契合能量守恒。假如粒子—反粒子对正好出往常黑洞视界(即黑洞di边缘)左近,又将如何?
黑洞一贯以“只进不出”著称,引力强年夜到连光都无从逃走。但遵照霍金di推想,粒子对除le一同湮灭,或者一同落入黑洞,ye可能存zai第三种状况:粒子对爆发le分袂,一ge被吸进黑洞,另一ge却以霍金辐射中心式逃逸出来。zai外界看,这就像黑洞发射粒子一样,这一理论yezai很年夜水平上改动le人们关于黑洞di认知。
不外,天体物理学家至今尚未检测到宇宙黑洞所发出di霍金辐射。而另一种考证霍金理论中心法,就shizai尝试室中模拟视界。
尝试室中“困住”声波,演示类霍金辐射现象
为此,以色列理工学院物理学家杰夫·斯坦豪尔率领团队初步le尝试室钻研。据《自然》杂志网站近ri报道,他们将一团铷原子冷却到比绝对零度超出跨越不到10亿分之一摄氏度,zai这样di低温下,铷原子慎密枚举,默示得仿佛一ge单一di、勾当di量子物体,让钻研人员更易操控。低温ye确保这种玻色—爱因斯坦凝聚态di流体能够供给一ge无声di介质,让量子晃悠发生di声波从中经由。
接下来,斯坦豪尔应用激光操控超冷流体,使其速度快于音速。就像泅水di人zai水中对立着强年夜di水流,声波ye要逆着流体中心向行进,仿佛被“困住”一样。超冷流体ye因而酿成le一ge万you引力视界di替代物。
zai尝试室真空中,一道倏忽呈现di声波和一道倏忽磨灭di声波,正好能够模拟真空宇宙里di粒子—反粒子对。而那些超越这ge声音视界di声波对,就相当于zai演示霍金辐射。为le将这些声波放年夜到足以被探测器捕捉到,斯坦豪尔zai第一ge声音视界内树立le第二ge声音视界,同时调整超冷流体,使声波不能经由第二ge视界并被反弹回来。因为声波一再撞击外围di第一ge视界,更多di声波对被发现出来,从而将霍金辐射放年夜到可被检测di水平。
虽无法圆满匹配,但却shi最接近di
you些钻研人员觉得,这ge让斯坦豪尔耗时5年才完美di尝试室模子到底you多接近于模拟霍金辐射,今朝还不分明。当然斯坦豪尔对声波中止le放年夜,但他只检测到le辐射di一ge频率,因而无法必定其能否具you展望中di真正di霍金辐射所具youdi分歧频率强度。斯坦豪尔今朝正zai改良手艺,以便无需放高声波辐射就能钻研他di人造黑洞,进而谈判黑洞“信息悖论”问题。
这项钻研yeyou助于物理学家zai不相容di量子理论与万you引力之间取得谐和,万you引力shi自然界中独一没you被量子力学理论框架规范di力。霍金辐射shi量子力学和广义相对论相分手di产物,而一小我造黑洞you可能为钻研如何让二者“联婚”供给一ge机缘。
英国赫瑞瓦特年夜学尝试物理学家丹尼尔·法乔称,斯坦豪尔di钻研“可能shi最强年夜、最年夜白di证据”,标明尝试室模子能够zai广义相对论和量子力学之间模拟现象。2010年,法乔di团队陈述说,他们探测到le与霍金辐射相似di现象,但尔后又招认他们看到di其实shi另一种分歧di现象。
美国马里兰年夜学物理学家泰德·雅各布森zai1999年就指出,类霍金辐射现象可zai尝试室中被察看到,但他暗示,到今朝为止,应用声音尝试来体味黑洞依然shi“没影儿di事”。zai雅各布森看来,这项新尝试di价值zai于根究超冷原子di物理现象。
加拿年夜不列颠哥伦比亚年夜学天文论物理学家威廉·昂鲁觉得,即便这种声波辐射无法圆满匹配霍金辐射,但zai探测霍金辐射方面,“它shi最接近di”。
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