Недавние лабораторные исследования позволили воссоздать основные характеристики излучения Хокинга и продемонстрировали, что один из самых таинственных процессов современной физики можно объяснить гораздо проще, чем считалось ранее
Наука и космос253 минуты назад
Международная команда ученых из Университета Падерборна (Германия), Центра исследований и перспективных исследований Мексики и Института Вейцмана (Израиль) представила результаты экспериментов, которые могут значительно облегчить понимание механизма формирования излучения Хокинга — одного из самых известных и одновременно самых трудно поддающихся проверке прогнозов современной теоретической физики.
Излучение Хокинга было предсказано в 1974 году. Ранее считалось, что черная дыра является абсолютно односторонним объектом: все, что пересекло горизонт событий — условную границу вокруг черной дыры — не может вернуться обратно. Однако Хокинг продемонстрировал, что квантовые эффекты должны приводить к образованию слабого теплового излучения, из-за которого черные дыры постепенно испаряются — теряют энергию и массу.
Согласно данной теории, черная дыра не является полностью «черной». Она должна испаряться очень медленно, причем скорость этого процесса зависит от ее массы: чем меньше черная дыра, тем более интенсивно она излучает. Гипотетические микроскопические черные дыры могли бы исчезать крайне быстро, тогда как сверхмассивные черные дыры существуют практически бесконечно долго.
Несмотря на значимость этой гипотезы, зарегистрировать излучение Хокинга у реальных астрофизических объектов до сих пор не удалось. Причина заключается в том, что предсказанное излучение крайне слабое и полностью скрывается на фоне других космических процессов. Поэтому физики на протяжении многих лет создают «лабораторные аналоги черных дыр», позволяющие исследовать аналогичные физические явления в контролируемых условиях.
В данной работе ученые использовали оптическую систему на основе нелинейного световода, которая моделирует поведение горизонта событий. Такие установки позволяют воссоздавать процессы, математически аналогичные тем, что, как предполагается, происходят вокруг горизонта черных дыр.
Наиболее значимым результатом стало то, что исследователям удалось выявить значительно более простой механизм формирования излучения Хокинга, чем считалось ранее. Предыдущие модели описывали сложную цепочку нескольких взаимодействующих квантовых процессов, тогда как новые эксперименты показывают, что ключевую роль может играть гораздо более простой механизм обратной связи между излучением и самой системой.
Как отметил руководитель исследования Лоренцо М. Прокопио (Lorenzo M. Procopio), новая модель не только упрощает теоретическое описание процесса, но и может помочь понять, каким образом излучение Хокинга возникает в реальных гравитационных системах.
Еще одним важным результатом стало обнаружение признаков того, что излучение Хокинга не является полностью пассивным процессом. Эксперименты показывают, что возникающее излучение способно воздействовать на систему, которая его создает, создавая эффект обратного воздействия. Именно этот механизм считается одним из ключевых для понимания того, действительно ли черные дыры постепенно теряют массу и могут полностью испаряться.
Исследование имеет значение далеко за пределами физики черных дыр. Излучение Хокинга остается одной из немногих известных точек пересечения общей теории относительности и квантовой механики — двух фундаментальных теорий, которые до сих пор не удалось объединить в единую теорию квантовой гравитации. Поэтому лабораторные эксперименты, позволяющие исследовать подобные эффекты, рассматриваются как один из наиболее многообещающих путей к пониманию основополагающей структуры Вселенной.
Darth SaharaИсточники:NatureНаука и космос2КосмосАстрофизикаЧёрные дырыФизика высоких энергийГоризонт событийКвантовая гравитацияКвантовая механикаИзлучение Хокинга53 минуты назад
Источник