Категории: Новости

Первый в своем роде «Квантовый торнадо» достиг рекордной имитации черной дыры

Сверхтекучий вихрь, контролируемый в лаборатории, помогает физикам узнать больше о поведении черных дыр.

Водоворот, образующийся в гелии, охлажденном лишь до доли выше абсолютного нуля, имитирует гравитационную среду этих объектов, настолько высокая точность, что она дает беспрецедентное понимание того, как они тянут и искажают пространство-время вокруг себя.

«Использование сверхтекучего гелия позволило нам изучать крошечные поверхностные волны более детально и точно, чем в наших предыдущих экспериментах. в воде», — объясняет физик Патрик Шванчара из Ноттингемского университета в Великобритании, который руководил исследованием.

«Поскольку вязкость сверхтекучего гелия чрезвычайно мала, мы смогли тщательно изучить его взаимодействие с сверхтекучий торнадо и сравним полученные результаты с нашими собственными теоретическими прогнозами».

Черные дыры, пожалуй, самые странные и самые экстремальные объекты во всей Вселенной, состоящие из очень странных вещей. Их также очень трудно изучать. Они не излучают никакого излучения, которое мы можем обнаружить; мы можем видеть только свет из пространства непосредственно вокруг них. Но у нас есть несколько очень хороших теоретических исследований, которые могут довольно точно описать их наблюдаемое поведение.

Один из способов узнать о них больше — создать аналоги черных дыр. Это эксперименты, которые могут воссоздать теорию черных дыр и пролить свет на другие аспекты их поведения. Одним из типов аналога черной дыры является вихрь или водоворот.

Любой материал, который приближается достаточно близко к черной дыре, начинает кружиться вокруг нее, а затем падать на нее, как вода кружится и журчит в канализацию.

Это сравнение настолько удачно, что ученые даже построили водные вихри для изучения поведения черных дыр. Однако Шванчара и его коллеги хотели пойти еще дальше – с помощью сверхтекучего гелия.

Это изотоп гелия – гелий-4 – охлажденный до -271 градуса по Цельсию (-456 по Фаренгейту). ), чуть выше абсолютного нуля. При такой чрезвычайно низкой температуре бозоны в гелии-4 замедляются настолько, что перекрываются и ведут себя как один суператом – жидкость с нулевой вязкостью или сверхтекучесть.

Эксперимент команды: вокруг сверхтекучего гелия вращается вихрь. (Леонардо Солидоро)

Команда использовала необычные квантовые свойства сверхтекучего гелия-4 для создания своего рода «квантового торнадо».

«Сверхтекучий гелий содержит крошечные объекты называемые квантовыми вихрями, которые имеют тенденцию распространяться друг от друга», — говорит Шванчара. «В нашей установке нам удалось удержать десятки тысяч этих квантов в компактном объекте, напоминающем небольшой торнадо, добившись вихревого потока с рекордной силой в области квантовых жидкостей».

Изучая этот торнадо, исследователи смогли выявить сходство между вихревым потоком и влиянием вращающейся черной дыры на искривленное пространство-время вокруг нее. В частности, исследователи наблюдали стоячие волны, аналогичные связанным состояниям черной дыры, и возбуждения, аналогичные звону вновь образовавшейся черной дыры.

И это только начало. Теперь, когда исследователи продемонстрировали, что их эксперимент работает так, как они планировали, вихрь готов открыть новую область науки о черных дырах.

«Когда мы впервые наблюдали явные признаки физики черных дыр в нашей первоначальной работе, Аналоговый эксперимент, проведенный еще в 2017 году, стал прорывным моментом для понимания некоторых причудливых явлений, которые зачастую сложно, а то и невозможно изучить иначе», — говорит физик Силке Вайнфуртнер из Ноттингемского университета.

» Теперь, с помощью нашего более сложного эксперимента, мы вывели это исследование на новый уровень, что в конечном итоге может привести нас к предсказанию того, как ведут себя квантовые поля в искривленном пространстве-времени вокруг астрофизических черных дыр».

Результат опубликован в природе.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

В отчете ESA говорится, что в багажнике Earth Orbit слишком много мусора

Проблема мусора на орбите Земли ухудшается. Мы посылаем спутники гораздо быстрее, чем они снижаются. ->…

09.04.2025

Ферментирование мисо в космосе придает ему уникальный вкус, исследования на основе исследования

Есть что-то в космической среде, которое меняет вкус мисо интересными и тонкими способами. Single/MREC-> "Ферментация…

08.04.2025

Терраформинг Марс не невозможно. Новое исследование описывает первый шаг.

Terraforming Mars был долгосрочной мечтой энтузиастов колонизации на протяжении десятилетий. Но когда вы начинаете бороться…

08.04.2025

Тардиграды раскрывают секрет переживания крайностей пространства

Конференция по лунной и планетарной науке 2025 года, которая состоялась с 10–14 марта в The…

07.04.2025

Редкая звезда обречена на взрыв, наконец, подтверждает астрономический прогноз

Каждая звезда, которая висит на вечернем небосводе, однажды умирает, его огни заносят огни, и его…

07.04.2025

Новый космический телескоп НАСА раскрывает свои первые изображения

Spherex означает спектро-фотометр для истории вселенной, эпохи реонизации и исследователя ICES. Это их новый инфракрасный…

06.04.2025