Лабораторно контрольований надплинний вихор допомагає фізикам дізнатися більше про поведінку чорних дір.
Вихор, створений гелієм, охолодженим лише на частку вище абсолютного нуля, настільки точно імітує гравітаційне середовище цих об’єктів, що дає безпрецедентний погляд на те, як простір-час навколо них затягується та спотворюється.
«Використання надтекучого гелію дозволило нам вивчати малі поверхневі хвилі більш детально й точніше, ніж наші попередні експерименти у воді». пояснює фізик Патрік Савантара з Ноттінгемського університету у Великобританії, який керував дослідженням.
«Оскільки в’язкість надплинного гелію настільки мала, ми змогли ретельно дослідити його взаємодію з надплинним циклоном і порівняти результати з нашими власними теоретичними прогнозами».
Чорні діри, мабуть, найдивніші та екстремальні об’єкти у всьому Всесвіті, які містять дуже дивні речі. Вчитися теж важко. Вони не випромінюють випромінювання, яке ми можемо виявити; Ми можемо бачити світло лише з простору, який їх безпосередньо оточує. Але ми маємо кілька дуже хороших теоретичних досліджень, які можуть досить точно описати їх спостережувану поведінку.
Один із способів дізнатися про них більше — створити аналоги чорних дір. Це експерименти, які можуть відтворити теорію чорних дір, щоб прояснити інші аспекти їхньої поведінки. Одним з аналогів чорної діри є вихор або вихор.
Будь-яка речовина, яка наближається до чорної діри, починає кружляти навколо неї, а потім падає на неї, як вода, що крутиться та дзюрчить у каналізацію.
Це порівняння настільки влучне, що вчені побудували водяні вихори для вивчення поведінки чорних дір. Однак Савантара та його колеги хотіли піти далі, використовуючи ультраплинний гелій.
Це ізотоп гелію – гелій-4 – який був охолоджений до -271°C (-456°F), трохи вище Абсолютний нуль. При такій дуже низькій температурі бозони в гелії-4 сповільнюються настільки, що перешкоджають і ведуть себе як єдиний суператом — в’язка рідина, або надплинна рідина.
Команда використала незвичайні квантові властивості надтекучого гелію-4 для створення свого роду «квантового торнадо».
«Надплинний гелій містить маленькі об’єкти, звані квантовими вихорами, які мають тенденцію поширюватися один від одного». – каже Сванчара. «У нашій установці ми змогли обмежити десятки тисяч цих квантів у компактне тіло, схоже на міні-торнадо, досягнувши вихрового потоку рекордної сили у світі квантових рідин».
Вивчаючи цей торнадо, дослідники змогли виявити подібність між вихровим потоком і впливом обертової чорної діри на викривлений простір-час навколо неї. Зокрема, дослідники спостерігали стоячі хвилі, схожі на чорну діру Заборонені країниЗбудження подібне до новоутвореної чорної діри.
І це лише початок. Тепер, коли дослідники довели, що їхній експеримент працює так, як вони планували, вихор готовий відкрити нову область науки про чорні діри.
«Коли ми вперше помітили чіткі ознаки фізики чорних дір у наших початкових дослідженнях Аналоговий експеримент ще в 2017 роціЦе був захоплюючий момент зрозуміти деякі дивні явища, які часто важко, а то й неможливо, вивчити інакше. каже фізик Сільке Вайнфуртнер З Університету Ноттінгема.
«Тепер, за допомогою нашого найскладнішого експерименту, ми вивели це дослідження на наступний рівень, який, зрештою, може привести нас до передбачення поведінки квантових полів у викривленому просторі-часі навколо астрофізичних чорних дір».
Дослідження опубліковано в природи.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
