Израильтяне впервые создали звуковую чёрную дыру

Чёрная дыра, созданная в Израильском технологическом институте (Israel Institute of Technology), не сможет уничтожить планету, но позволит изучить сложные физические явления и, возможно, доказать существование излучения Хокинга (Hawking radiation).

На фото показаны те самые два облака атомов и пространство между ними, в котором и образуется звуковая чёрная дыра (фото O. Lahav et al.).

Чтобы получить звуковую чёрную дыру, учёные под руководством Джеффа Штайнхауэра (Jeff Steinhauer) сначала создали конденсат Бозе-Эйнштейна (Bose–Einstein condensate).

Для этого они охладили до очень низкой температуры (50 нанокельвинов) облако атомов рубидия-87 (общим количеством несколько тысяч) и "поймали" его с помощью магнитного поля.

Разделив облако на две части, физики получили пространство "инверсии плотности", в котором плотность настолько низкая, что атомы могут перетекать из одной части облака в другую практически беспрепятственно со скоростью около трёх миллиметров в секунду, что в данном случае в четыре раза выше скорости звука. Процесс занимает не более чем 8 миллисекунд, в течение которых и существует звуковая чёрная дыра.

Поясним, как она работает. Атомы рубидия "перебегают" из одной части в другую со сверхзвуковыми скоростями, в результате попадающие в эту же часть пространства (своеобразный горизонт событий) звуковые волны не могут его покинуть, так как тут же увлекаются сверхзвуковым потоком, так же как рыбы, которые не способны противостоять сильному течению реки.

"Получается своеобразная звуковая чёрная дыра: звук попадает в неё, а выйти уже не может", — говорит Штайнхауэр.

Это, конечно, ненастоящая чёрная дыра, так как свет по-прежнему может пройти сквозь пространство инверсии плотности не задерживаясь.

Отметим, что впервые звуковые чёрные дыры были предсказаны ещё в 1980-х канадским физиком Уильямом Унру (William Unruh). Однако израильтяне впервые создали их в лабораторных условиях.

Для того чтобы создать звуковую чёрную дыру, необходима весьма серьёзная техника. На фото Джефф Штайнхауэр (фото Jeff Steinhauer).

С помощью своего открытия группа Штайнхауэра надеется доказать существование излучения Хокинга, которое было предсказано ещё в 1974 году.

Теоретически это излучение может исходить от горизонта событий чёрной дыры.

Аналогом излучения Хокинга в случае звуковой чёрной дыры могло бы стать некоторое количество "сбежавших" фононов, их вполне можно зафиксировать. Конечно, это не докажет существования излучения, но всё же укрепит учёных в их правоте.

"Наше исследование направлено на понимание основных законов физики, вряд ли оно как-то пригодится в обычной жизни, но всё же оно приблизит нас к пониманию строения и работы Вселенной", — подводит итог Джефф. Препринт статьи авторов выложен на сервере arXiv.org.