Физики представили экспериментальное доказательство излучения Хокинга

Ученый Джефф Штайнхауэр обнаружил, что частицы энергии звуковых волн проникают из созданной им акустической модели черной дыры самопроизвольно

Москва. 15 августа. INTERFAX.RU - Физик из Израильского технологического института Джефф Штайнхауэр предоставил экспериментальное доказательство существования излучения Хокинга, сообщает The Business Insider.

В 1974 году британский космолог Стивен Хокинг выдвинул гипотезу о сохранении информации. Физик-теоретик предположил, что соприкосновение вещества с черной дырой совсем необязательно должно означать, что оно уйдет в небытие. По его мнению, часть поглощенной черными дырами информации будет просачиваться наружу в виде фотонов с почти нулевой энергией. Несмотря на то, что потери малы, черная дыра все же, предположил ученый, постепенно будет терять энергию и массу, пока совсем со временем не исчезнет.

Предположение физика получило название "излучение Хокинга" и вот уже более сорока лет остается в статусе гипотезы, поскольку никто не может научно ни подтвердить, ни опровергнуть, что выделяемые из черной дыры фотоны "воруют" у нее энергию - обнаружить излучение практически невозможно.

Проверить гипотезу Хокинга взялся физик Джефф Штайнхауэр. В эксперименте ученый создал так называемую "глухую дыру" — акустический аналог черной дыры. Наблюдая за ее поведением, физик выяснил, что на специальной границе, за которую не могут распространяться колебания материи "глухой дыры", рождаются пары квантов колебаний, движущихся в разные стороны; причем эти пары оказываются квантово-запутанными.

Эксперименты физик начал еще в 2009 году. Сперва он создал в лаборатории акустическую черную дыру: с помощью гелия, который был охлажден до температуры чуть выше абсолютного нуля. При таких температурах атомы начинают вести себя как единый жидкий квантовый объект, им значительно проще управлять, чем обычными частицами. После охлаждения гелий образовывал барьер, который не пропускал звук.

Физик сначала применял лазер, чтобы заставить облако атомов двигаться быстрее скорости звука. Для моделирования горизонта событий Штайнхауэр использовал конденсат Бозе-Эйнштейна из охлажденных до сверхнизких температур атомов рубидия. Горизонт событий черной дыры был сымитирован таким образом: звуковые волны, идущие против течения были как бы пойманы в ловушку. Приводится следующая аналогия: как пловец, плывущий против течения, выбившись из сил, будет снесен в противоположном направлении, так же и фонон, мельчайшая частица, начинает движение вспять.

Штайнхауэр обнаружил, что эти маленькие частицы энергии, из которых состоят звуковые волны, фононы проникали сквозь его звуковую черную дыру, что соответствует теории Хокинга. Излучение в работе Штейнхауэра появляется самопроизвольно и имеет квантовую природу: оно рождается из флуктуаций вакуума, как и излучение Хокинга.

Ученый по аналогии установил, что пары звуковых волн, которые появлялись и исчезали в лабораторном вакууме, имитировали пары частиц-античастиц, возникающих и исчезающих в космическом вакууме возле черной дыры. Волны, которые оказывались за пределами этого как бы звукового горизонта событий, соответствовали частицам, покидающим границы черной дыры.

Эти наблюдения все еще остаются предметом обсуждения, тем не менее, как отмечается, полученный на примере искусственной черной дыры эффект квантовой механики является серьезным шагом в астрофизике.