Ученые создали черную дыру в лаборатории и она начала светиться

Публикация: 23.11.2022
Источник Комментарии

Новые исследования показывают, что искусственные черные дыры функционируют так же, как настоящие

Среди бесчисленного множества космических объектов, самыми загадочными являются черные дыры – области пространства-времени, сила притяжения которых настолько велика, что даже фотоны света не могут вырваться за пределы их горизонта событий. Считается, что сверхмассивные черные дыры находятся в центрах галактик и Млечный Путь – не исключение. И хотя наши знания о Вселенной и ее обитателях ограничены, ученые продолжают собирать их по крупицам. По мере развития технологий важнейшим научным инструментом стали компьютерные модели – с их помощью исследователи разработали реалистичные модели Вселенной. Более того, ранее в этом году команда физиков из Амстердамского университета смоделировала горизонт событий черной дыры в лаборатории. Может показаться удивительным, однако искусственная черная дыра начала испускать излучение, как и предполагал знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг. Это открытие, вероятно, позволит ученым разработать совершенно новую физическую теорию, сочетающую общую теорию относительности (ОТО) и принципы квантовой механики. Но как?

В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что небольшие черные дыры могут испаряться, что в целом является парадоксом, так как покинуть горизонт событий не могут даже фотоны самого света.

Космические монстры

Черные дыры начинают свой жизненный путь со смерти – звезды, чья масса превышает солнечную минимум в три раза, выгорают и взрываются, отбрасывая внешнюю оболочку, после чего сжимаются и коллапсируют в черные дыры. Этот процесс происходит постоянно – новые звезды рождаются, старые – погибают. И чем больше звезда, тем быстрее она сжигает топливо и погибает. Однако происхождение сверхмассивных черных дыр (масса которых превышает солнечную в миллионы и миллиарды раз) до сих пор неизвестно.

Этот процесс настолько удивителен, что современная наука уделяет ему много внимания: небольшие черные дыры, возможно, сформировались в центре молодых галактик в процессе слияния (столкновения). Понимание физики этих объектов является ключом к разгадке фундаментальных законов, управляющих Вселенной. Все потому, что черные дыры представляют собой предел двух наиболее проверенных теорий – ОТО и квантовой механики.


Вряд ли во Вселенной найдутся объекты, более странные, чем черные дыры

Напомним, что ОТО Эйнштейна описывает гравитацию как результат деформации пространства-времени массивными объектами, а квантовая теория – устройство мироздания на уровне атомов.

Но несмотря на полученные изображения горизонта событий черной дыры в сердце Млечного Пути и в центре галактики M87 (Messier 87), вопросов у ученых по-прежнему много. Так, британский физик-теоретик Стивен Хокинг десятилетиями изучал эти таинственные объекты и в 1974 году предположил, что прерывание квантовых флуктуаций горизонта событий испускает тип излучения, похожий на тепловое. Проблема заключается в том, что это излучение, вероятно, слишком слабое, чтобы его смогли обнаружить обитатели Земли.

Излучение Хокинга

Чтобы проанализировать свойства излучения Хокинга, исследователи решили создать его аналог в лаборатории (этим грешат многие молодые ученые), что в итоге удалось группе физиков из Амстердамского университета. В ходе исследования физики наблюдали потрясающий результат своей работы – свечение на смоделированном горизонте событий, правда при соблюдении определенных условий.

Отметим, что наблюдаемое искусственное излучение представляет собой частицы, созданные возмущениями квантовых флуктуаций из-за искривления пространства-времени силой гравитации черной дыры.

Предложенная модель в будущем позволит изучить окружающее черные дыры пространство, на которое не влияет экстремальная динамика их образования. «Наша работа может помочь в дальнейшем изучении фундаментальных аспектов квантовой механики, а также гравитации и искривленного пространства-времени в различных средах с конденсированной материей», — пишут авторы нового исследования.


Перед вами черная дыра поглощающая материю прямо в центре нашей Галактики

Больше по теме: Теория Стивена Хокинга о черных дырах получила подтверждение

Но вот что еще удивительнее – полученные результаты приводят нас прямиком к феномену квантовой запутанности – явлению, при котором две частицы остаются связанными вне зависимости от того, как далеко находятся друг от друга. Как полагают авторы работы, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, запутанность частиц, пересекающих горизонт событий, играет важную роль в генерации излучения Хокинга.

Черная дыра из лаборатории

Чтобы создать горизонт событий в лабораторных условиях, физики смоделировали однорядную цепочку атомов. Возникшее в результате излучение Хокинга — частицы, созданные возмущениями квантовых флуктуаций из-за разрыва пространства-времени черной дырой — проявилось в виде видимого свечения.

Затем команда занялась непосредственным созданием искусственной черной дыры – для чего и была разработана одномерная цепочка атомов, между которой электроны «прыгают» из одного положения в другое. Настроив легкость, с которой могут происходить эти прыжки, исследователи создали своего рода горизонт событий, который мешал волнообразной природе электронов.


Черная дыра развивается за счет вещества, которое поглощает

Различная сила связи между атомами имитирует искривление пространства-времени в присутствии черной дыры. По сути, мы использовали «цепочку атомов в одном файле для моделирования горизонта событий черной дыры» чтобы наблюдать излучение Хокинга, – рассказали исследователи, о чем сообщает издание ScienceAlert.

Как отмечают авторы научной работы, разработанная модель соответствовала теоретическим ожиданиям в тот момент, когда часть цепочки атомов выходила за горизонт событий. Это может означать, что квантовая запутанность частиц генерирует излучение Хокинга. Правда, что именно полученные результаты означают для пока не существующей теории квантовой гравитации, неясно. К счастью, труд команды из Амстердамского университета можно использовать в самых разных экспериментальных установках, а значит, дальнейших открытий не миновать.


Благодаря столкновению двух черных дыр исследователи доказали существование гравитационных волн. Это знаменательное событие произошло в 2017 году и было отмечено Нобелевской премией по физике

Как только объект пересекает горизонт событий черной дыры, нам остается лишь гадать что лежит за его пределами. Не исключено, что эти космические монстры могут оказаться порталами в другие вселенные или способом путешествия по нашей собственной. Подробнее о том, как физики-теоретики пришли к такому выводу, мы рассказывали ранее, не пропустите.

Хотите первыми узнавать о последних научных открытиях в области физики и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram чтобы всегда быть в курсе происходящего!

Напомним, что одним из главных желаний Стивена Хокинга было создание единой теории квантовой гравитации, которая могла бы объединить две непримиримые теории и, следовательно, могла бы применяться повсеместно и наконец узнать фундаментальные законы Вселенной и нашего существования в ней. О других, не менее интригующих научных теориях о квантовых свойствах черных дыр, можно прочитать здесь.


Астрофизика Наука физика Черные дыры

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

LongReef Team Автор статьи: LongReef Team
25
Нет Комментариев.
Но, вы можете быть первыми кто его оставит

Авторизуйся что бы оставить свой коммент...

Интресное

Физики из Квинслендского университета обнаружили, что черные дыры могут находиться в квантовой...
На орбите сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути обнаружен пузырь из горячего газа. Но...
Черные дыры существуют и это – научный факт. Но что насчет червоточин? Могут ли эти гипотетические...
В рамках передачи «Разрушители легенд» было проверено множество мифов из фильмов.
Темная материя считается одной из величайших загадок современной науки. Но существует ли она? И...
Физики-теоретики вновь выдвинули предположение о существовании зеркального близнеца нашей Вселенной.
03.09.2022
Квантовая физика — самая успешная физическая теория, созданная человеком. Но может ли она объяснить...
Вокруг только и разговоров, что о Новой физике. Недавно исследователи обнаружили новые элементарные...
Наша Вселенная расширяется все быстрее и быстрее. Это означает, что с течением времени наблюдаемые...

Популярные Статьи

Экономические кризисы в стране влияют приводят к ускоренному биологическому старению людей....
Если много времени проводить в социальных сетях, можно лишиться всех радостей живого общения и...
Современная медицина отказалась от многих шокирующих практик времен средневековья, но не всех....
Ученые нашли очередное подтверждение тому, что некоторые сухопутные нептичьи динозавры могли...
Кошачий паразит токсоплазма способен повышать социальный статус некоторых своих хозяев. Так...
На территории Китая есть горы, которые поражают своей необычной окраской.
Во времена СССР было очень популярно «Птичье молоко» — лакомство, которое по праздникам появлялось...
Ученые поставили под сомнение версию о том, что в Древнем Египте мумифицировали останки умерших с...
Физики создали уникальную модель Вселенной, охладив атомы калия и управляя ими в лабораторных...
Новое исследование ледяно мумии Эци показало, что первоначальные выводы о причинах и месте гибели...
На Гавайях извергается самый большой вулкан в мире — Мауна-Лоа. Мы узнали о нем много интересного и...
В середине ноября к Луне отправилась беспилотная миссия NASA Artemis-1, которая в будущем доставит...
Хотите пощекотать себе нервы? Одни из ужасных существ, которые показаны в одном из фильмов про...
Ученые установили какому существу принадлежали окаменевшие останки возрастом более 500 миллионов...
Ученые обнаружили в Антарктиде явление, которое противоречит логике. Подо льдами содержится...
Правда ли, что собаки видят мир в серых тонах? Каким образом орлы находят добычу, которая прячется...
В 2015 году в Австралии был найден прочный камень, внутри которого надеялись найти золотой...
Астрономы обнаружили почти 1000 галактических "нитей" из электронов, пронизывающие не...
Через несколько десятков лет государство Тувалу может оказаться под водой из-за глобального...
Ученые разработали технологию искусственного фотосинтеза, которая оказалась эффективнее, чем все...
Метеорит Винчкомб, упавший в 2021 году на территории Британии, показал, что воду на Землю могли...
В исторических фильмах аристократы ходят в белых париках с кудрявыми локонами. Мода на такие волосы...
К юбилею раскопок гробницы Тутанхамона ученые сделали новую потрясающую находку — обнаружили...
Многие исследования в области дезинформации предполагают, что пользователи не могут решить, что...
Ученые обнаружили неожиданную функцию иммунной системы. Она фактически очищает головной мозг от...
Ученые смогли вернуть парализованным людям способность ходить при помощи электрического тока. Они...
Тиреннозавр рекс — один из самых крупных динозавров. Однако по мнению ученых окаменелостей...
Знаете ли вы, что некоторые паразиты способны управлять действиями животных и людей?
Как самолеты снижают высоту и тормозят в воздухе? Для этого пилоты не только уменьшают мощность...
15 ноября экперты ООН сообщили о появлении на свет 8-миллиардного жителя планеты. По оценкам...
Археологические находки иногда меняют наше понимание прошлого. Именно такой находкой стали...
В мире насчитывается более 380 тысяч видов растений. Среди них есть очень редкие, посмотреть на...
Знаете ли вы, что при определенных условиях кости человека могут окраситься в черный цвет?
Знаете ли вы, что в мире существовал человек, который жил в аэропорту? Его звали Мехран Карими...
Новые образцы лунного грунта показали, что вулканическая активность на Луне сохранялась на 1...
Совсем скоро некоторые вещи, которые создаются талантливыми людьми, станут большой редкостью....
На гавайских островах сейчас неспокойно — местные жители пытаются спастись от нашествия огненных...
Считается, что в возрасте 18 лет ребенок становится взрослым и вступает в новую жизнь. Но так ли...
Алкоголь вредит здоровью — об этом знают все. При этом, в мире существуют сотни видов алкогольных...
Ученые обнаружили астероид-убийцу планет, который пересекает орбиту Земли. Ранее этот объект...
Ученые рассказали по какой причине могли исчезнуть неандертальцы. Скорее всего их погубила любовь к...
Правительство США стало давать официальные объяснения некоторым НЛО, зафиксированным на видео в...
Знаете ли вы, что наши далекие предки считали картошку экзотическим продуктом и называли «яблоком...
Онлайн-академия КАТА предлагает курсы разработчиков на Java, за которые можно платить только после...
Подборка увлекательных Telegram-каналов, на которые вам обязательно захочется подписаться, так как...
Во время прогулки некоторые люди случайно касались стеблей смертельно опасного растения...
Препараты, копирующие оригинальные лекарственные средства, называют дженериками. Считается, что их...
Если животные могут видеть сны, то с уверенностью можно говорить и о том, что они и во время...
Roidmi Eve Plus - крутой пылесос с продвинутой функцией влажной уборки и станцией самоочистки,...
Придерживаясь некоторых простых советов, можно самостоятельно подготовить жилье к ядерной...
Во времена СССР некоторые дети играли с вещами, которые могли нанести серьезные травмы или стать...
Знаете ли вы, что в бананах содержится радиоактивный калий‑40?
Ученые впервые нашли доказательства родственных отношений неандертальцев, а также выяснили...
Китай завершил строительство собственной космической станции «Тяньгун» и теперь готовится к...
В Великобритании произошла вспышка парамиксовируса, который превращает голубей в зомби — птицы с...
Животные, птицы и даже некоторые рыбы любят играть с игрушками ради развлечения, но могут ли делать...
Некоторые паразиты живут в организме человека десятки лет и не дают о себе знать. Если вовремя не...
В 1937 году фотограф Брэдфорд Уошберн отправился в горы Канады, но был вынужден бежать от плохой...
Ученые обнаружили, что раз в тысячу лет на Землю обрушивалась мощная радиационная буря. Она в 80...