18 септември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Получени са доказателства за най-великото предсказание на Стивън Хокинг за черните дупки

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 22 януари 2019 в 00:00138811
Black Holes & Hawking Radiation/YouTube

Учените извършиха крачка към експерименталното доказване на лъчението на Хокинг. С помощта на оптичен аналог на хоризонта на събития - лабораторен модел на физиката на черната дупка - изследователи от Научния институт Вайцман в Реховот, Израел, съобщават във Physical Review Letters, че са създали стимулирано лъчение на Хокинг.

Според Общата теория на относителността появата на черни дупки е неизбежна. След като нещо навлезе отвъд хоризонта на събитията в сърцето на черната дупка, няма връщане. Толкова интензивна е гравитационната сила на черната дупка, че дори светлината - най-бързото нещо във Вселената - не може да избяга.

Следователно, според Общата теория на относителността, една черна дупка не излъчва електромагнитно лъчение. Но, като млад Стивън Хокинг представя през 1974 г. теория, че тя излъчва нещо, когато се вземе предвид квантовата механика.

Това теоретично електромагнитно излъчване се нарича лъчение на Хокинг. То прилича на излъчване на черно тяло, произведено от температурата на черната дупка, която е обратно пропорционална на нейната маса (гледайте видеото по-долу, за да разберете това понятие).

Това лъчение означава, че черните дупки много бавно и постоянно „се изпаряват”, но според математическите изчисления тази радиация е твърде слаба, за да може да се открие от съвременните инструменти.

Така че, копието на израелските учени се опитва да пресъздаде в лаборатория аналог на черна дупка. Те могат да бъдат изградени от неща, които произвеждат вълни, като вълни във флуиди и звукови вълни в специален резервоаркондензати на Бозе-Айнщайн или от светлина в оптично влакно.

"Лъчението на Хокинг е много по-разпространен феномен, отколкото първоначално си мислехме", обяснява физикът Улф Леонхард (Ulf Leonhardt) за Physics World. "Това може да се случи навсякъде, където се създават хоризонти на събитията, било то в астрофизиката или от светлината в оптичните материали, водните вълни или ултрастудените атоми".

Сифонен преливник в язовир Монтичело, Калифорния. 

Те очевидно няма да възпроизведат гравитационните ефекти на черна дупка (което е добре), но математиката, която ги описва, е аналогична на математиката, която описва черните дупки в Общата теория на относителността.

Екипът използва инфрачервен лазер като източник на светлина и фотонно-кристално оптично влакно като материал в системата, разработена от Леонхард преди няколко години.

В такива системи се създава аналог на хоризонта на събитията за съответните смущения. От гледна точка на физиката, тази ситуация няма нищо общо с гравитацията, но математическите уравнения, които ги описват, са еквивалентни. В експериментите екипът използва нелинейните свойства на взаимодействието на лазерните импулси и средата. Учените изпращат два свръхбързи лазерни импулса с различни дължини на вълните. Единият от тях гаси другия, при което коефициентът на пречупване се променя. В резултат се формира област, отвъд която сигналите не могат да излязат - аналог на хоризонта на събитията. 

След това екипът използва допълнителна светлина в системата, което води до увеличаване на мощността на излъчването с отрицателна честота (честотата със знак отразява както скоростта, така и посоката на въртене). С други думи, „отрицателната“ светлина черпи енергия от „хоризонта на събитията“ - признак за стимулирано лъчение на Хокинг.

Крайната цел за такива изследвания е обаче да се наблюдава спонтанно излъчване на Хокинг.

Това не е първият опит да се получи лъчение на Хокинг в система-аналог на черна дупка. Първата заявка за наблюдение на това явление в система от оптични влакна се оказа неправилно интерпретирана - всъщност авторите измерват лъчение на Черенков (когато фотоните се движат по-бавно от електроните в някаква среда). Правени са опити да се получи ефект в системата от вълни в течност, които също се оказват нееднозначни. Физиците се опитват да проучат подобен процес в Бозе-Айнщайнов кондензат, но също са критикувани.

Новата работа също няма да бъде последната в този списък - нейните автори са много внимателни в своите заключения и ще предприемат допълнителни измервания, за да изключат всички възможни алтернативни обяснения.

Така или иначе, това е завладяващо постижение и се появи още една загадка - учените откриха, че резултатът не е такъв, какъвто са очаквали.

"Нашите изчисления предвиждат много по-силно лъчение на Хокинг, отколкото наблюдавахме", коментира Леонхард за Physics World.

"Планираме да проучим това по-нататък. Но сме отворени за изненади и ще бъдем сами на себе си най-строгите критици".


Препоръчани материали
+ 2
- 0
Даже и по-натам да се окаже че черните дупки не правят това - няма да е първият случай в който модел, провалил се за едно явление добре пасва на други.
 
Още от : Новини
Виц на деня: 13 септември
Виц на деня: 13 септември
13 септември 2019 в 00:003599
Защо не можем да се стоплим?
Защо не можем да се стоплим?
13 септември 2019 в 10:273164
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.