Хокинг был прав: Черные дыры испаряются, это показывает новый эксперимент

Хокінг мав рацію: Чорні діри випаровуються, це показує новий експеримент

В 1974 г. Стивен Хокинг сделал один из важнейших своих пророчеств: что черные дыры способны полностью испаряться.

Согласно гипотезе Хокинга, черные дыры не есть идеально «черными», а способны испускать частицы. Это излучение, считал британский физик, уносит с собой энергию и массу черной дыры, поэтому через некоторое время черная дыра исчезает полностью. Эта гипотеза получила широкое признание, однако до сих пор никому не удалось доказать.

Считается, что вакуум космического пространства наполнен постоянно виртуальными парами “частица-античастица”. Однако рядом с черной дырой экстремально мощная гравитация разрывает между собой две эти частицы, и одна из частиц, что имеет отрицательную энергию, поглощается черной дырой, снижая ее энергию и массу, а вторая часть – выбрасывается прочь в космическое пространство. Эти выбрасываются в космос частицы и представляют собой хокінгівске излучения.

В новом исследовании физики в лаборатории впервые показали наличие излучения, аналогичного хокінгівске излучения. Хотя именно хокінгівске излучения является слишком слабым, чтобы его можно было обнаружить в космосе, авторы работы наблюдали это излучение на модели черной дыры, созданной с использованием звуковых волн, а также холодной и необычной материи на Земле.

В этой работе группа исследователей во главе с Джеффом Штейнхауером (Jeff Steinhauer) из Израильского технологического института Технион использовала экстремально холодный газ, называемый конденсатом Бозе-Эйнштейна, для моделирования горизонта событий «черной дыры», невидимой грани, через которую не может вернуться назад ничто, даже свет. На пути протекает потока этого газа они поместили «обрыв», в результате чего сформировали газовый «водопад»; когда газ увлекался в «водопад», его потенциальная энергия переходила в кинетическую, и скорость потока превышала скорость звука.

Вместо доли и античастинки исследователи использовали пару фононов, квантовых звуковых волн в газовом потоке. Фонон на медленной стороне может двигаться против газового потока, далеко от «водопада», в то время как фонон на скорой стороне двигаться не может, захвачен «черной дырой» сверхзвукового газового потока.

Хокинг предсказал, что поток испускаемых черной дырой частиц будет характеризоваться сплошным спектром длин волн и энергий. Кроме того, физик считал, что этот поток может быть описан с использованием только одного значения температуры зависит только от массы черной дыры. Данный эксперимент позволил подтвердить оба этих прогноза на модели звуковой черной дыры, объяснили авторы.

Share Button
Previous Article
Next Article