实验室创建的类似物提供了新的证据证明这些神秘的太空物体确实会发出辐射。这个证据是间接的:物理学家已经证明,该类似物具有温度,这是预测的同名辐射的必要先决条件。。
在下面,黑洞是不可避免的。它的引力如此之大,甚至连宇宙中速度最快的物质光也无法达到逃逸速度。因此,广义相对论下的黑洞不发射电磁辐射。
但根据霍金 1974 年提出的理论,当你将量子力学加入其中时,黑洞确实会发射出一些东西:一种理论类型的电磁辐射,恰当地称为,。
该理论发射类似于黑体辐射,由黑洞的温度产生,与其质量成反比。然而,实际上检测它说起来容易做起来难。这种辐射如果存在的话,也太微弱了,用我们现有的仪器是无法发现的。
测量黑洞的温度也不是一件容易的事。质量相当于太阳的黑洞的温度仅为 60 纳开尔文。这它吸收的辐射远高于它发出的霍金辐射,而且黑洞越大,温度越小。
提示实验室类似物。我们今年早些时候看到过一个由光纤制成。这次,该系统由一簇超冷铷原子组成,温度仅比绝对零高几亿分之一度。这些被称为。
当这种凝结物开始流动时,它会产生一种称为声学黑洞的东西:该物体捕获声音(声子)而不是光(光子)。在实验的高能侧,凝结水缓慢流动;在低能量的一侧,它流动得更快。其间是声音“事件视界”。
以色列理工学院物理学家 Jeff Steinhauer 及其同事2016年展示,当一对纠缠声子出现在事件视界时,其中一个会被低速凝聚体推动离开——这就是霍金辐射的类似物。
与此同时,高速凝聚态的运动速度比其他声子快,因此它会被模拟黑洞吞噬——至少斯坦豪尔的团队是这么认为的。但前面提到的光纤实验的领导者 Ulf Leonhardt 发现这是一个统计异常,所以团队回去改进他们的实验。
他们的新结果再次表明一个声子被推进到假设的空间中,而另一个则被假设的黑洞吞噬。这一次,不确定性的空间要小得多——莱昂哈特似乎非常兴奋。
“我衷心祝贺杰夫的工作,这对社区来说是重要的一步,”他告诉《物理世界》。 “这是他应该感到自豪的事情,也是我们都应该作为一篇优秀论文而庆祝的事情。”
但实验还产生了另一个结果。
诺丁汉大学数学家 Silke Weinfurtner 写道:“德诺瓦及其同事的工作的主要新颖之处在于他们采用了一种巧妙的检测方案来提取发射辐射的温度。”在该论文随附的社论中。
“作者的发现提供了量子模拟器霍金温度的第一个证据。”
因此,霍金正确的证据越来越多,但这种检测模拟黑洞温度的新方法可以帮助我们更深入地了解黑洞黑洞的。
该研究发表于自然。