- 28,047
- 46
- 8 Ноя 2022
Ученые создали оптический аналог горизонта событий и увидели след излучения Хокинга.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
В лаборатории снова попытались поймать один из самых ускользающих эффектов современной физики, и эксперимент дал результат, который раньше оставался почти недоступным даже для теории. Команда под руководством Лоренцо Прокопио из Падерборнского университета создала оптический аналог черной дыры и впервые увидела не только подобие излучения Хокинга, но и обратную реакцию системы, то есть след того, как «испарение» забирает энергию у источника.
Настоящую черную дыру ученые в лаборатории, конечно, не сделали. Вместо космического объекта физики использовали сверхбыстрые лазерные импульсы в специально подготовленном оптическом волокне. Один импульс менял свойства волокна и создавал для второго импульса аналог горизонта событий, границы, из-за которой свет уже не может выбраться в случае реальной черной дыры. Такой подход позволяет изучать математически похожие процессы без необходимости наблюдать настоящую черную дыру напрямую.
Излучение Хокинга Стивен Хокинг предсказал еще в 1970-х годах. Согласно этой идее, черные дыры не только поглощают материю и свет, но и должны очень медленно терять энергию за счет квантовых эффектов рядом с горизонтом событий. Главная проблема в том, что настоящий сигнал из космоса должен быть настолько слабым, что астрономы пока не могут отделить его от фонового излучения Вселенной. Поэтому физики строят лабораторные аналоги, где похожую физику можно измерить напрямую.
В новом эксперименте исследователи искали не само излучение, а более тонкий эффект. Если излучение уносит энергию, система должна потерять ровно соответствующую часть энергии. Для черной дыры такой процесс называют обратной реакцией, и именно через него физики описывают постепенное испарение. В оптическом аналоге команда увидела крошечный сдвиг в лазерном импульсе, который породил аналог излучения Хокинга. Такой сдвиг стал лабораторным следом той самой отдачи.
Результат оказался важнее простой проверки старой идеи. Раньше физики предполагали, что в подобных оптических системах излучение Хокинга возникает через сложную цепочку взаимодействий. Новая работа указывает на более простой механизм, где излучение и обратная реакция появляются как части одного прямого процесса. Авторы считают, что такой механизм может работать и в других лабораторных аналогах, а возможно, помогает понять реальные гравитационные поля.
Наблюдение не доказывает, что астрофизические черные дыры испаряются точно таким же способом. Оптическое волокно остается моделью, а не миниатюрной черной дырой. Но лабораторная модель дает редкий шанс проверить идеи, которые почти невозможно проверить в космосе. Если похожую обратную реакцию найдут в других системах, физики получат более крепкую опору для объяснения излучения Хокинга и связанных с ним вопросов квантовой гравитации. Результаты опубликованы в Nature.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
В лаборатории снова попытались поймать один из самых ускользающих эффектов современной физики, и эксперимент дал результат, который раньше оставался почти недоступным даже для теории. Команда под руководством Лоренцо Прокопио из Падерборнского университета создала оптический аналог черной дыры и впервые увидела не только подобие излучения Хокинга, но и обратную реакцию системы, то есть след того, как «испарение» забирает энергию у источника.
Настоящую черную дыру ученые в лаборатории, конечно, не сделали. Вместо космического объекта физики использовали сверхбыстрые лазерные импульсы в специально подготовленном оптическом волокне. Один импульс менял свойства волокна и создавал для второго импульса аналог горизонта событий, границы, из-за которой свет уже не может выбраться в случае реальной черной дыры. Такой подход позволяет изучать математически похожие процессы без необходимости наблюдать настоящую черную дыру напрямую.
Излучение Хокинга Стивен Хокинг предсказал еще в 1970-х годах. Согласно этой идее, черные дыры не только поглощают материю и свет, но и должны очень медленно терять энергию за счет квантовых эффектов рядом с горизонтом событий. Главная проблема в том, что настоящий сигнал из космоса должен быть настолько слабым, что астрономы пока не могут отделить его от фонового излучения Вселенной. Поэтому физики строят лабораторные аналоги, где похожую физику можно измерить напрямую.
В новом эксперименте исследователи искали не само излучение, а более тонкий эффект. Если излучение уносит энергию, система должна потерять ровно соответствующую часть энергии. Для черной дыры такой процесс называют обратной реакцией, и именно через него физики описывают постепенное испарение. В оптическом аналоге команда увидела крошечный сдвиг в лазерном импульсе, который породил аналог излучения Хокинга. Такой сдвиг стал лабораторным следом той самой отдачи.
Результат оказался важнее простой проверки старой идеи. Раньше физики предполагали, что в подобных оптических системах излучение Хокинга возникает через сложную цепочку взаимодействий. Новая работа указывает на более простой механизм, где излучение и обратная реакция появляются как части одного прямого процесса. Авторы считают, что такой механизм может работать и в других лабораторных аналогах, а возможно, помогает понять реальные гравитационные поля.
Наблюдение не доказывает, что астрофизические черные дыры испаряются точно таким же способом. Оптическое волокно остается моделью, а не миниатюрной черной дырой. Но лабораторная модель дает редкий шанс проверить идеи, которые почти невозможно проверить в космосе. Если похожую обратную реакцию найдут в других системах, физики получат более крепкую опору для объяснения излучения Хокинга и связанных с ним вопросов квантовой гравитации. Результаты опубликованы в Nature.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
