Новый аргумент в пользу радиации Хокинга?

275 full reads
466 story viewsUnique page visitors
275 read the story to the endThat's 59% of the total page views
2,5 minutes — average reading time
На снимке: галактика NGC 6240, сфотографированная космическим телескопом Chandra. В центре есть две черные дыры, которые испускают огромное количество рентгеновских лучей.  Источник: НАСА
На снимке: галактика NGC 6240, сфотографированная космическим телескопом Chandra. В центре есть две черные дыры, которые испускают огромное количество рентгеновских лучей. Источник: НАСА
На снимке: галактика NGC 6240, сфотографированная космическим телескопом Chandra. В центре есть две черные дыры, которые испускают огромное количество рентгеновских лучей. Источник: НАСА

Это важный шаг на пути к экспериментальному подтверждению так называемой радиации Хокинга - ученые из Израиля сообщают, что она была искусственно получена ​​в лабораторных условиях.

Согласно общей теории относительности, каждая черная дыра представляет собой ловушку, не выход. Все что попадает за пределы горизонта событий, никогда не вырвется назад. Мощная гравитация не позволяет вырваться даже свету, хоть нам известно, что он самый быстрый объект во Вселенной.

Однако, с точки зрения той же теории относительности, черная дыра, излучающая вокруг своей оси, также испускает определенный тип излучения - Стивен Хокинг пришел к такому выводу в 1974 году. Итак, что-то из этого получается, если принять во внимание тонкие эффекты квантовой механики: это так называемое излучение Хокинга, но пока оно только гипотеза. Это будет своего рода электромагнитное излучение, которое напоминает излучение черного тела. Интересно, что его интенсивность обратно пропорциональна массе черной дыры. Черная дыра, испускающая излучение, постепенно теряет массу, и, если в нее не попадает дополнительная материя, излучение Хокинга становится сильнее с дальнейшим уменьшением массы.

Хотя черные дыры действительно излучают таким образом, это имеет интересные последствия для их физики. Это означает, например, что черные дыры испаряются медленно и систематически. Однако это излучение слишком слабое, чтобы его могли обнаружить наши современные приборы наблюдения. Однако физики могут сделать что-то еще: проверить гипотезы, описывающие излучение Хокинга, на основе лабораторной модели черной дыры. Такие модели могут быть удивительно разными ... и простыми.

Модель, использованная в этих исследованиях, была построена с использованием системы так называемых нелинейных оптических волокон. Конечно, такая модель не создает реальных гравитационных эффектов в окрестностях черной дыры, но математика, описывающая ее, во многом такая же, как математика, описывающая черные дыры в Общей теории относительности. Используемая волоконная оптика имела небольшие структуры в виде наложенного рисунка. Свет, попадающий на линию, был немного медленнее. Аналогом для классического горизонта событий стали два очень быстрых импульса лазерного света - разных цветов. Они были помещены в оптическое волокно вместе, благодаря чему наблюдалась их взаимная интерференция. Когда первый импульс мешал второму, наблюдался локальный эффект горизонта событий, наблюдаемый как изменение показателя преломления.

Тем не менее, исследователи добавили дополнительный свет к этой системе, что вызвало увеличение излучения с так называемой отрицательной частотой. Это излучение, оказалось, черпает энергию из ранее сгенерированного «горизонта событий» - который был правильный индикатором существования излучения Хокинга.

Эти результаты интересны, но это еще не конец. Физики надеются, что окончательным завершением такого исследования станет наблюдение за спонтанным излучением Хокинга. Наблюдаемое стимулированное излучение требует добавления внешнего импульса света - электромагнитного выброса. Между тем излучение Хокинга, исходящее из черной дыры, должно быть спонтанным явлением. Существуют и другие проблемы, связанные с опытом получения стимулированного излучения Хокинга - эти результаты редко бывают однозначными. В обсуждаемом эксперименте трудно иметь 100% -ную уверенность в том, что дополнительное излучение не усиливает «нормальное» излучение, хотя команда физиков утверждает, что оно фактически улавливает излучение Хокинга.