Hur "svarta hål" fungerar?
Svarta hål är områden i rymden där gravitationen är mycket stark.
I ett normalt svart hål uppstår Hawkingstrålning när det finns en förekomst nära händelsehorisontenett par virtuella partiklar, som förvandlas till ett partikel-antipartikelpar.över horisonten, och den andra flyger iväg.
Vad förutspådde Hawking?
Teoretisk fysiker Stephen Hawking förutspådde:även om ingenting kan lämna svarta hål avger de själva spontant en begränsad mängd ljus. Det är känt som Hawking-strålning. Enligt fysikens förutsägelser är denna strålning spontan (det vill säga den härrör från ingenting) och stationär (det vill säga dess intensitet förändras inte mycket över tiden).
Hawkingstrålning är forskarnas huvudargument när det gäller sönderfall (avdunstning) av små svarta hål, som teoretiskt sett kan Denna effekt ligger till grund för idén om en singulär reaktor, en anordning för att utvinna energi från ett svart hål med hjälp avHawking-strålning.
Författare: Maximilien Brice, CERN — CERN Document Server, CC BY-SA 3.0
I en diskussion med Y. Zeldovich insisterade V. Gribov på att tack vare kvanttunnling borde svarta hål avge partiklar. Redan innan publiceringen av sitt arbete besökte Hawking Moskva 1973, där han träffade de sovjetiska vetenskapsmännen Jakov Zeldovitj och Aleksej Starobinskij. De visade för Hawking att enligt kvantmekanikens osäkerhetsprincip borde snurrande svarta hål ge upphov till och avge partiklar.
Enligt Hawkings förutsägelser, strålningen av svarthålet är spontant. I sin nya studie bestämde sig forskarna för att ta reda på om strålningen från deras svarta hål också är stationär (dvs. om den förblir konstant över tiden).
Vad fick forskarna veta?
Forskare vid Israel TechTechnion Institute genomförde nyligen forskning som syftade till att testa Hawkings teoretiska förutsägelser. I synnerhet undersökte de om ekvivalenten Hawking-strålning i ett "konstgjort svart hål" skapat under laboratorieförhållanden var stillastående.
Om du går innanför händelsehorisonten kan du inte ta dig härifrån ens för ljusets skull.Hawkingstrålningen börjar strax bortom händelsehorisonten, varifrån ljuset knappt kanDet är verkligen konstigt eftersom det inte finns något där; det är tomt utrymme.Men denna strålning börjar ur ingenting, går ut till jorden.
Jeff Steinhauer, en av forskarna, i en intervju med ScienceX
Hur skapade forskare ett konstgjort svart hål?
Konstgjort svart hål skapat av israelernaforskare, hade en längd på cirka 0,1 mm och var tillverkad av en gas bestående av 8 000 rubidiumatomer. Detta är ett relativt litet antal atomer. Varje gång forskarna fotograferade det kollapsade det svarta hålet. För att kunna observera dess utveckling över tiden var de tvungna att skapa ett svart hål, fotografera det och sedan skapa ett annat. Denna process upprepades många gånger under månaderna.
Ett analogt svart hål skapat av forskare. Upphovsman: Kolobov et al.
Hawking-strålning som avges av denna analogsvart hål, består av ljudvågor, inte ljus. Rubidiumatomer rör sig snabbare än ljudets hastighet, så ljudvågor kan inte nå händelsehorisonten och fly från det svarta hålet. Men utanför evenemangshorisonten flyter gas långsamt så att ljudvågor kan röra sig fritt.
Rubidium flyter snabbt, snabbare än ljudets hastighet, ochdetta innebär att ljudet inte kan gå emot flödet. Låt oss säga att en person försöker simma mot strömmen. Om denna ström rör sig snabbare än han kan simma är det helt enkelt omöjligt att gå framåt. Simmaren trycks ständigt tillbaka - strömmen rör sig för snabbt och i motsatt riktning. Som ett resultat fastnar en person på ett ställe. Så här är det att sitta fast i ett svart hål och försöka nå händelsehorisonten inifrån.
Hawkingstrålning består av parfotoner (dvs. ljuspartiklar): en kommer utI ett försök att identifiera Hawkingstrålningen från ett analogt svart hål letade forskarna efter liknande par av ljudvågor, där den ena kom ut ur det svarta hålet och den andra rörde sig in i det.När de väl hade identifierat dessa par av ljudvågor försökte forskarna avgöra om det fannsFysikerna upprepade sitt experiment 97 000 gånger, vilket är 124 dagars kontinuerliga mätningar. Som ett resultat fann forskarna att analogen till det svarta hålet har enett par ljudvågor, och bekräftade också korrelationen mellan dem.
Sammantaget verkar resultaten bekräfta detstrålningen från svarta hål är stillastående, som Hawking förutspådde. Även om dessa resultat främst är relaterade till det analoga svarta hålet de skapade, kan teoretiska studier hjälpa till att bekräfta om de kan appliceras på riktiga svarta hål.
Vad är slutresultatet?
Faktum är att de kunde observera hela livstiden för ett analogt svart hål och se hur Hawkingstrålningen började.I framtida studier kan man försöka jämföra resultaten av arbetet med förutsägelser om vad som kommer att händaPå så sätt kommer forskarna att kunna se om den "riktiga" Hawkingstrålningen börjar från noll och sedan ökar, som fysikerna observerade under experimentet.
Ett riktigt svart hål har två horisonter:det yttre är händelsehorisonten (närmare bestämt synlighetens horisont) och det inre är Cauchy-horisonten. Mellan de två horisonterna finns en T-region, där rörelse för alla föremål endast är möjlig i en riktning: ljus, partikel eller person rör sig bara inåt. Tidvattenkrafterna kommer att öka när du rör dig i detta område mot den inre Cauchy-horisonten. Överraskande, under det saktar objektets rörelse mot centrum dramatiskt (på sätt och vis i de koordinater som följer med själva objektet).
Efter att ha stannat vid den åtföljande anläggningenkoordinater, börjar det skjuta utåt - in i ett annat universum (topologin för riktiga svarta hål är inte trivial, det finns en koppling mellan olika universum, och objektet måste skjutas ut i ett annat universum). Vid stopppunkten (även kallad vändpunkten, halspunkten) finns det maximala tidvattenkrafter för ett visst svart hål, ett visst objekt och de initiala förhållandena för detta objekts fall (under andra förhållanden kommer detta maximala att vara annorlunda , men alltid ändligt).
I området inuti den inre horisontentyngdkraften är mycket lägre, så att föremål kan röra sig fritt och inte längre lockas till mitten av det svarta hålet. Men de kan fortfarande inte lämna det svarta hålet eftersom de inte kan passera genom den inre horisonten i motsatt riktning (dvs. på väg mot händelsehorisonten).
I huvudsak är händelsehorisonten den yttre sfären.svart hål och inuti det finns en liten sfär som kallas den inre horisonten. Om en person faller bortom den inre horisonten kommer han fortfarande att fastna i ett svart hål. Men åtminstone kommer han inte att känna den otänkbara fysiken att vara i den. Personen kommer att befinna sig i en mer ”normal” miljö, eftersom tyngdkraften blir lägre och det inte kommer att vara möjligt att känna det längre.
Vissa fysiker har förutsagt att närdet analoga svarta hålet bildar en inre horisont, strålningen det avger blir starkare. Intressant är att detta är exakt vad som hände i det analoga svarta hålet som skapades av Technion-forskarna. Således kan denna studie inspirera andra fysiker att studera effekten av inre horisontbildning på Hawkings strålningsintensitet.
Läs också
Den första exakta världskartan skapades. Vad är fel med alla andra?
Forskare har för första gången registrerat hur planeter bildas runt stjärnor med låg massa
Ett läkemedel mot åldrande som tar bort åldrande celler har upptäckts