|
Ученым удалось получить в лабораторных условиях один из важнейших компонентов черных дыр - так называемое излучение Хокинга. Его существование теоретически предсказал знаменитый британский физик, но найти доказательства существования такого явления в природе астрономам пока не удалось.
Как известно, черные дыры возникают в результате гравитационного коллапса огромных звезд. В результате возникает такое сильное тяготение, которое нельзя преодолеть, не превысив скорость света. Поэтому из границы воздействия черной дыры не может вырваться никакой объект или излучение - этот эффект получил название "горизонт событий".
Хокинг, между тем, утверждает обратное - по его мнению, при определенных условиях за "горизонт событий" могут выйти элементарные частицы. Благодаря этому, со временем черные дыры должны "рассасываться". Правда, найти такое излучение во Вселенной пока не удалось. Открытое только теоретически, оно получило название в честь британского физика.
Как сообщает РИА "Новости", итальянские ученые из университета Милана решили получить излучение Хокинга в лабораторных условиях. Им удалось создать у себя искусственный "горизонт событий", заставив световые волны остановиться на месте. В созданном подобии черной дыры они смогли затем зафиксировать излучение, которое обладало предсказанными Хокингом характеристиками.
Физики утверждают, что в лаборатории получено излучение черной дыры
Излучение черных дыр, предсказанное знаменитым британским физиком Стивеном Хокингом в 1974 году, но до сих пор не найденное в природе, было впервые получено в лаборатории группой итальянских ученых, говорится в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.
Вселенная, согласно существующим представлениям, заполнена постоянно рождающимися парами частиц и античастиц. Вскоре после рождения они аннигилируют друг с другом, и равновесие не нарушается. Однако рядом с черными дырами ситуация может меняться.
Черные дыры, возникающие в результате гравитационного коллапса массивных звезд, обладают столь сильным тяготением, что его нельзя преодолеть, не превысив скорость света. Никакие объекты или излучение не могут вырваться из-за границы воздействия черной дыры, которая получила название "горизонт событий".
Хокинг предсказал, что судьба частиц, рождающихся рядом с горизонтом событий, может сильно отличаться - одна из пары может попасть за него и исчезнуть из нашего мира, а вторая может остаться "на свободе". Таким образом, черные дыры должны являться источником потока элементарных частиц, который и получил название "излучение Хокинга". Благодаря этому излучению черные дыры могут постепенно "испаряться".
Однако до сих пор никаких следов этого излучения в природе не было обнаружено.
Франко Бельджорно (Franco Belgiorno) из университета Милана и его коллеги заявили, что они смогли получить излучение Хокинга, обстреливая мощными импульсами инфракрасного лазерного излучения образцы так называемого метаматериала, в толще которого показатель преломления света меняется.
Экспериментаторы подобрали оптические свойства этого материала таким образом, что из-за роста коэффициента преломления свет замедляется.
"Подобрав соответствующие параметры, можно заставить световые волны остановиться на месте", - пишут ученые. Таким образом в эксперименте создается искусственный "горизонт событий", который свет не может преодолеть.
Пары частиц, которые будут рождаться рядом с этим горизонтом, должны вести себя так же, как частицы рядом с настоящей черной дырой - одна частица из пары может попасть в ловушку за горизонт событий, а вторая - отправиться дальше.
В эксперименте Бельджорно и его коллеги действительно наблюдали излучение с длиной волны 850 нанометров, хотя исходное лазерное излучение имело длину волны 1055 нанометров.
Авторы работы отмечают, что они исключили все другие возможные "нехокинговские" источники излучения, и они действительно наблюдали искусственное излучение черных дыр.
http://rian.ru/science/20100927/279850272.html
Черная дыра испарилась в лаборатории
источник: UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MILANO
на фото: схема установки
Итальянские физики в лаборатории нашли подтверждение способности черных дыр испаряться. Для этого они пропустили мощный луч лазера чрез диэлектрик с непостоянным показателем преломления.
Итальянские физики нашли экспериментальное доказательство одного из самых необычных свойств черных дыр – объектов, само существование которых до сих пор некоторыми астрофизиками ставится под сомнение. Сам термин «черная дыра», описывающий релятивистский объект, который все поглощает и ничего не испускает, был придуман и популяризирован в 1967 американским физиком Джоном Арчибальдом Уилером. Однако уже в 1974 году британский астрофизик Стивен Хокинг показал: кое-что излучать такие объекты, если они и существуют во Вселенной, все-таки должны.
Квантовый чайник
Этот вывод сделан на основе квантовых представлений о пространстве.
Согласно им, даже в физическом вакууме ежесекундно рождается множество пар «частица-античастица». Эти пары аннигилируют очень быстро. Некоторые пары, родившись из квантовых флуктуаций рядом с черной дырой, просто аннигилируют вне ее горизонта событий. Другие, родившись слишком близко к нему, безвозвратно исчезают в дыре. А есть и те, которые не успевают исчезнуть до того момента, пока одна из частиц не провалится за горизонт событий. В таком случае одна из частиц захватывается черной дырой, а другая улетает прочь. Так и должно происходить квантовое испарение. Причем, чем меньше масса дыры, тем быстрее она должна испаряться. Важным является не только само излучение, но и то, что оно имеет тепловой спектр. Например, черная дыра с массой 1012 кг должна вести себя как тело с температурой 1011 К, излучающее очень жесткие гамма-кванты и частицы. Правда, таких черных дыр в природе никто не видел. А известные черные дыры звездных масс должны излучать совсем не так активно. Например, дыра с массой Солнца уже должна иметь тепловой спектр, как тело с температурой 10−9 К. Что, естественно, пока экспериментально подтвердить невозможно.
Лазерный кипятильник
После Хокинга некоторые ученые указывали на возможность существования горизонта событий не только у черных дыр, а, например, в сплошной среде.
И команде ученых под руководством Франко Бельджорно из университета Милана не просто удалось его получить. Они смогли зафиксировать хокингово излучение.
Исследователи пропустили мощный луч лазера через среду с непостоянным показателем преломления. Распространяясь в нелинейной диэлектрической среде, луч создает некое подобие ударной волны, которая сопровождается еще большим ростом показателя преломления. Это замедляет распространение луча. «Выбрав определенные условия (частоту и показатель преломления), можно вообще остановить световые волны», — пояснил Бельджорно. И тогда в определенной области пространства возникает «горизонт», за который луч лазера проникать не может. Эту область пространства физики называют горизонтом событий белой дыры.
Вблизи этого горизонта, как и предсказывает теория, могут происходить события, похожие на испарение черных дыр.
В своей установке итальянцы пропустили луч лазера длиной волны 1055 нм через кусок кварца. Под некоторым углом к лучу приемник излучения зафиксировал выходящее излучение на волне 850 нм. По мнению ученых, это излучение рождено процессом, схожим по своей сути с квантовым испарением черных дыр. Тем не менее, экспериментаторам еще предстоит доказать, что свет возникает не из-за черенковского излучения и не из-за рассеяния в образце, и не из-за флюоресценции.
Работа ученых опубликована в журнале Technology Review.
http://infox.ru/science/lab/2010/09/28/CHyernaya_dyyra_v_la.phtml
Вернуться назад
|
