velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Без звука

Ученым удалось сделать искусственную «черную дыру» для акустических сигналов. Ее поведение должно подтверлить догадку Стивена Хокинга, высказанную еще 30 годов назад: она должна «испариться».





Традиционные темные дыры возникают, когда материя становится так плотной, что коллапсирует в одну точку – сингулярность. Притяжение ее так велико, что ничто не может ее покинуть, даже свет, если он приблизился за границу так именуемого «горизонта событий». О том, что происходит за ним, мы можем только полагать с той либо другой толикой убежденности. Хотя некие ученые даже снимают видеоклипы, которые показывают, что может узреть воображаемый сверх-наблюдатель, которому выпадет несчастье «провалиться» в черную дыру (читайте и смотрите: «За горизонтом событий»).

Но собственного рода аналоги темных дыр можно сделать и для звука. Ученые научились делать это, заставив вещество двигаться через среду резвее, чем скорость звука в этой среде. Так что звуковая волна, «уловленная» этим веществом, никогда не покинет его, как пловец, двигающийся против течения медленней, чем оно проносится. Вобщем, поведаем подробнее.

Для начала ученым пригодилось научиться получать конденсат Бозе-Эйнштейна, что оказалось очень сложный задачей, за какую даже была вручена Нобелевская премия (мы ведали об этом в статье «Холодный расчет»). Это особенное состояние материи, при котором атомы, охлажденные до температуры, близкой к абсолютному нулю, перебегают в мало вероятное энергетическое состояние. В итоге в таком конденсате эффекты, которые обычно есть только на квантовом уровне, начинают проявляться на уровне макроскопическом.

Сейчас группа под управлением израильского ученого Джеффа Штайнхауэра (Jeff Steinhauer) охладили около 100 тыс. атомов рубидия до температуры, только на несколько миллиардных толикой градуса выше абсолютного нуля, и расположили их в магнитную ловушку. При помощи лазера в системе была сотворена разница потенциалов, которая и принудила атомы рубидия двигаться снутри среды с высочайшей скоростью, резвее, чем скорость распространения звука в этой среде. Естественно, продолжалось это сильно мало времени, какие-то 8 миллисекунд, но этого было довольно, чтоб получить в системе «акустическую черную дыру», способную улавливать звук.

Все это потребовалось для того, чтоб подтвердить либо опровергнуть одну увлекательную догадку, высказанную известным физиком-теоретиком Стивеном Хокингом. Еще несколько десятилетий вспять он показал, что темные дыры должны быть не совершенно «черными». Дело в том, что по законам квантовой механики в пространстве повсевременно происходят флуктуации, ведущие к возникновению пар частица-античастица. Эти пары здесь же ведут взаимодействие вместе – и опять исчезают.

Но представим, что схожее вышло у горизонта событий темной дыры. В данном случае античастица возможно окажется за горизонтом и неизбежно пропасть в ней, тогда частичка, появившаяся как будто «из ничего», остается свободной и устремляется в место. Темная дыра должна испускать частички – этот процесс именуется излучением Хокинга и (так как античастица уменьшает полную энергию покоя темной дыры) сопровождается ее «испарением», постепенным уменьшением массы.

Невзирая на всю стройность теоретических построений, следить это излучение конкретно в космосе пока не удается. Зато его существование доказано на «водной модели», которую выдумали шотландские ученые и о которой мы ведали в заметке «Черная дыра в бассейне». В случае же с «акустической темной дырой» роль формирующихся пар частица-античастица играют фононы, кванты вибрационного движения. Израильские ученые уповают, что они посодействуют показать действительность процесса испарения темной дыры – по последней мере, в ее звуковом варианте.

Вобщем, ранее еще далековато. По расчетам Джеффа Штайнхауэра, чтоб излучение Хокинга было довольно значимым для регистрации, им придется научиться разгонять атомы в собственной установке еще приблизительно вдесятеро резвее, чем сейчас. Нам придется подождать – и порадоваться за очень смышленый подход к исследованию сложнейшей астрофизической трудности.

Вобщем, может быть, следить излучение Хокинга получится и в космосе. Дело в том, что теория гласит: чем меньше темная дыра, тем посильнее она испускает. Так что маленькие темные дыры, которые сейчас редки, но на заре существования Вселенной были очень всераспространенными, должны показывать довольно сильное излучение. Но для этого пригодится заглянуть очень далековато – и ученые уповают, что это будет под силу новенькому орбитальному гамма-телескопу Fermi, который был запущен в прошедшем году. Читайте о нем: «Гамма-небеса».

По публикации New Scientist Tech




Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments