Prvé „kvantové tornádo“ svojho druhu dosiahlo rekordné napodobňovanie čiernych dier: ScienceAlert
Riadený supratekutý vír v laboratóriu pomáha fyzikom dozvedieť sa viac o správaní čiernych dier.
Vír vytvorený v héliu ochladený len na stupeň nad absolútnou nulou napodobňuje gravitačné prostredie týchto objektov s takou vysokou presnosťou, že poskytuje bezprecedentný pohľad na to, ako sa napínajú a deformujú časopriestor okolo nich.
„Použitie supratekutého hélia nám umožnilo študovať malé povrchové vlny podrobnejšie a presnejšie ako naše predchádzajúce experimenty vo vode.“ Vysvetľuje Patrick Svankara, fyzik z University of Nottingham vo Veľkej Británii, ktorý viedol výskum.
„Keďže viskozita supratekutého hélia je extrémne malá, dokázali sme starostlivo preskúmať ich interakcie so supratekutými tornádami a porovnať zistenia s našimi teoretickými predpoveďami.“
Čierne diery sú možno najpodivnejšie a najextrémnejšie objekty spomedzi veľmi zvláštnych vecí v celom vesmíre. Je tiež mimoriadne ťažké ich študovať. Nevyžarujú žiadne žiarenie, ktoré dokážeme odhaliť; Svetlo môžeme vidieť len z priestoru okolo nich. Ale máme niekoľko veľmi dobrých teoretických štúdií, ktoré dokážu celkom presne opísať ich pozorované správanie.
Viac o čiernych dierach sa môžeme dozvedieť vytvorením analógov. Ide o experimenty, ktoré dokážu zrekonštruovať ich teóriu a vysvetliť tak ďalšie aspekty správania čiernych dier. Typ analógu čiernej diery je vír alebo vírivka.
Akýkoľvek materiál, ktorý sa dostane dostatočne blízko k čiernej diere, sa začne víriť okolo nej a potom na ňu padá, rovnako ako sa voda víri a padá do odtoku.
Toto porovnanie je také výstižné, že vedci dokonca vytvorili vodné víry na štúdium správania čiernych dier. Swankara a jeho kolegovia to však chceli posunúť o krok ďalej – so supratekutým héliom.
Ide o izotop hélia – hélium-4 – ktorý bol ochladený na -271 °C (-456 Fahrenheita), čo je mierne nad absolútna nula, Pri tejto extrémne nízkej teplote sa bozóny v héliu-4 spomalia natoľko, že sa prekryjú a správajú sa ako superatóm – tekutina s nulovou viskozitou alebo supratekutina.
Tím využil nezvyčajné kvantové vlastnosti supratekutého hélia-4 na vytvorenie určitého druhu „kvantového tornáda“.
„Superfluidné hélium obsahuje drobné objekty nazývané kvantové víry, ktoré sa od seba navzájom šíria,“ hovorí Schwankar, „V našej zostave sa nám podarilo obmedziť tisíce týchto kvánt do kompaktného objektu podobného malému tornádu, čím sme dosiahli vírový prúd s rekordnou silou v oblasti kvantových tekutín.“
Štúdiom tohto tornáda boli výskumníci schopní identifikovať podobnosti medzi vírivým prúdením a účinkom rotujúcej čiernej diery na časopriestor, ktorý okolo nej víri. Konkrétne vedci pozorovali stojaté vlny v súlade s čiernymi dierami viazané štátya excitácia zodpovedajúca zvoneniu novovytvorenej čiernej diery.
A toto je len začiatok. Teraz, keď výskumníci preukázali, že ich experiment funguje tak, ako zamýšľali, je pripravený otvoriť novú oblasť vedy o čiernych dierach.
„Keď sme prvýkrát videli jasné známky fyziky čiernych dier na jej začiatku Analógový experiment v roku 2017„Bol to rozhodujúci moment pre pochopenie niektorých z najpodivnejších javov, ktoré je často náročné, ak nie nemožné, študovať.“ Tvrdí to fyzik Silke Weinfurtner z University of Nottingham.
„Teraz, s naším sofistikovanejším experimentom, sme tento výskum posunuli na ďalšiu úroveň, čo nás môže nakoniec viesť k predpovedi, ako sa kvantové polia správajú v zakrivenom časopriestore okolo astrofyzikálnych čiernych dier.“
Výskum bol publikovaný v r Príroda,
