«Квантовий торнадо» може розкрити таємниці чорних дір

Якщо ви думаєте, що звичайні торнадо страшні, пристебніться: тепер вчені створили такий сильний, що він нагадує чорну діру. чому Гігантський вихор настільки добре імітує чорні діри, що може розкрити величезні можливості в дослідженні чорних дір.

Експериментальне дослідження, опубліковане в журналі Nature, створило щось, чого раніше не бачили: квантовий торнадо. По суті, у той час, як звичайний торнадо розриває і обертає дерева та будинки, квантовий торнадо обертає атоми та частинки.

Щоб змусити торнадо імітувати чорну діру, дослідникам довелося використовувати гелій у його «надплинному» стані, тобто він мав низьку в’язкість і міг текти без будь-якого опору. Ці властивості дозволяють вченим уважно спостерігати за тим, як гелій взаємодіє з навколишнім середовищем. Це змусило їх виявити, що крихітні хвилі на поверхні рідини імітують гравітаційні умови навколо чорних дір, що обертаються.

Отже, як вони це зробили? По-перше, команда під керівництвом Ноттінгемського університету мала досягти правильних властивостей рідини. Це передбачало охолодження кількох літрів надплинного гелію до найнижчих можливих температур – нижче -271°C.

Зазвичай крихітні об’єкти всередині рідкого гелію, які називаються «квантовими вихорами», поширюються один від одного. Але при цій новій ультрахолодній температурі рідкий гелій набуває квантових властивостей, які їх стабілізують. Використовуючи новий кріогенний пристрій, дослідникам вдалося обмежити десятки тисяч цих крихітних об’єктів, щоб створити «вихровий потік», схожий на торнадо.

Успішний експеримент відкриває нові можливості для вчених симулювати свої теорії про викривлений простір-час і гравітацію, оскільки дослідники зможуть порівняти взаємодії в змодельованій чорній дірі зі своїми власними теоретичними прогнозами.

«Коли ми вперше спостерігали чіткі ознаки фізики чорних дір у нашому початковому аналоговому експерименті ще у 2017 році, це був момент прориву для розуміння деяких дивних явищ, які часто складно, якщо не неможливо, вивчити інакше», — сказала професор Сілке Вайнфуртнер, який керує роботою в Лабораторії чорних дір, де був розроблений цей експеримент.

«Тепер, за допомогою нашого більш складного експерименту, ми вивели це дослідження на наступний рівень, який зрештою може привести нас до передбачення того, як квантові поля поводяться в викривленому просторі-часі навколо астрофізичних чорних дір».