Ο πρώτος «κβαντικός τυφώνας» του είδους του σημειώνει ρεκόρ προσομοίωσης μαύρης τρύπας
Μια υπερρευστή δίνη ελεγχόμενη από εργαστήριο βοηθά τους φυσικούς να μάθουν περισσότερα για τη συμπεριφορά των μαύρων τρυπών.
Η δίνη που δημιουργείται από το ήλιο που ψύχεται σε ένα μόνο κλάσμα πάνω από το απόλυτο μηδέν μιμείται το βαρυτικό περιβάλλον αυτών των αντικειμένων με τόσο μεγάλη ακρίβεια που δίνει μια άνευ προηγουμένου ματιά στο πώς ο χωροχρόνος γύρω τους έλκεται και παραμορφώνεται.
«Η χρήση υπερρευστού ηλίου μας επέτρεψε να μελετήσουμε τα μικρά επιφανειακά κύματα με μεγαλύτερη λεπτομέρεια και ακρίβεια από τα προηγούμενα πειράματά μας στο νερό». εξηγεί ο φυσικός Πάτρικ Σαβαντάρα από το Πανεπιστήμιο του Νότιγχαμ στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας.
«Επειδή το ιξώδες του υπερρευστού ηλίου είναι τόσο μικρό, μπορέσαμε να διερευνήσουμε προσεκτικά την αλληλεπίδρασή του με τον υπερρευστό κυκλώνα και να συγκρίνουμε τα αποτελέσματα με τις δικές μας θεωρητικές προβλέψεις».
Οι μαύρες τρύπες είναι πιθανώς τα πιο παράξενα και πιο ακραία αντικείμενα σε ολόκληρο το σύμπαν που περιέχουν πολύ παράξενα πράγματα. Είναι επίσης δύσκολο να μελετήσει κανείς. Δεν εκπέμπουν καμία ακτινοβολία που μπορούμε να ανιχνεύσουμε. Μπορούμε να δούμε μόνο φως από τον χώρο που τα περιβάλλει. Έχουμε όμως μερικές πολύ καλές θεωρητικές μελέτες που μπορούν να περιγράψουν την παρατηρούμενη συμπεριφορά τους με μεγάλη ακρίβεια.
Ένας τρόπος με τον οποίο μπορούμε να μάθουμε περισσότερα για αυτές είναι να δημιουργήσουμε ανάλογα με τις μαύρες τρύπες. Αυτά είναι πειράματα που μπορούν να αναδημιουργήσουν τη θεωρία των μαύρων οπών για να διαλευκάνουν άλλες πτυχές της συμπεριφοράς τους. Ένας αναλογικός τύπος μαύρης τρύπας είναι μια δίνη ή δίνη.
Οποιαδήποτε ύλη πλησιάζει αρκετά στη μαύρη τρύπα αρχίζει να στροβιλίζεται γύρω της και μετά πέφτει πάνω της, όπως το νερό που στροβιλίζεται και γουργουρίζει σε μια αποχέτευση.
Αυτή η σύγκριση είναι τόσο εύστοχη που οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει υδάτινες δίνες για να μελετήσουν τη συμπεριφορά της μαύρης τρύπας. Ωστόσο, ο Savantara και οι συνεργάτες του ήθελαν να το κάνουν ένα βήμα παραπέρα, χρησιμοποιώντας υπερρευστό ήλιο.
Αυτό είναι ένα ισότοπο ηλίου – ήλιο-4 – που έχει ψυχθεί στους -271°C (-456°F), ακριβώς πάνω Απόλυτο μηδενικό. Σε αυτή την πολύ χαμηλή θερμοκρασία, τα μποζόνια στο ήλιο-4 επιβραδύνουν αρκετά ώστε να παρεμβαίνουν και να συμπεριφέρονται σαν ένα ενιαίο υπεράτομο — ένα παχύρρευστο ρευστό ή υπερρευστό.
Η ομάδα χρησιμοποίησε τις ασυνήθιστες κβαντικές ιδιότητες του υπερρευστού ηλίου-4 για να δημιουργήσει ένα είδος «κβαντικού ανεμοστρόβιλου».
«Το υπερρευστό ήλιο περιέχει μικρά αντικείμενα που ονομάζονται κβαντικές δίνες, τα οποία τείνουν να εξαπλώνονται το ένα από το άλλο». «Λέει η Σβαντσάρα. «Στην εγκατάσταση μας, μπορέσαμε να περιορίσουμε δεκάδες χιλιάδες από αυτά τα κβάντα σε ένα συμπαγές σώμα που μοιάζει με μίνι ανεμοστρόβιλο, επιτυγχάνοντας μια ροή δίνης ισχύος ρεκόρ στον κόσμο των κβαντικών ρευστών».
Μελετώντας αυτόν τον ανεμοστρόβιλο, οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν ομοιότητες μεταξύ της ροής της δίνης και της επίδρασης μιας περιστρεφόμενης μαύρης τρύπας στον καμπύλο χωροχρόνο γύρω της. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές παρατήρησαν στάσιμα κύματα παρόμοια με μια μαύρη τρύπα Περιορισμένες χώρεςΗ διέγερση είναι παρόμοια με μια νεοσχηματισμένη μαύρη τρύπα.
Και αυτό είναι μόνο η αρχή. Τώρα που οι ερευνητές απέδειξαν ότι το πείραμά τους λειτουργεί όπως σκόπευαν, η δίνη είναι έτοιμη να ανοίξει ένα νέο πεδίο της επιστήμης της μαύρης τρύπας.
«Όταν παρατηρήσαμε για πρώτη φορά ξεκάθαρες υπογραφές της φυσικής της μαύρης τρύπας στην αρχική μας έρευνα Αναλογικό πείραμα το 2017Ήταν μια συναρπαστική στιγμή για να κατανοήσουμε κάποια περίεργα φαινόμενα που είναι συχνά δύσκολο, αν όχι αδύνατο, να μελετηθούν διαφορετικά. λέει ο φυσικός Silke Weinfurtner Από το Πανεπιστήμιο του Nottingham.
«Τώρα, με το πιο εξελιγμένο πείραμά μας, έχουμε πάει αυτή την έρευνα στο επόμενο επίπεδο, το οποίο μπορεί τελικά να μας οδηγήσει να προβλέψουμε πώς συμπεριφέρονται τα κβαντικά πεδία στον καμπύλο χωροχρόνο γύρω από τις αστροφυσικές μαύρες τρύπες».
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο φύση.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”
