Інформація Обраних

"Світло" з чорної діри




17.11.2010 Фізики відтворили в лабораторії "світло" з чорної діри

12 листопада 2010

Фото: А тепер ви його бачите. Фізики стріляли поляризованими лазерними імпульсами у блок скла, що призвело до утворення деформацій, які випускали випромінювання Гокінга зі сторін блоку (вставка). Деформація утворена лазером проходить через скло, захоплює світло своїм заднім краєм і формує горизонт, який утворює випромінювання Гокінга (головна).

Тридцять шість років тому, Стівен Гокінг, відомий британський фізик-теоретик, передбачив, що чорні діри, з яких не повинно світити світло, парадоксально, можуть випромінювати світло. Ніхто ніколи не спостерігав це явище - "випромінювання Гокінга", але тепер, група фізиків, можливо, створила в лабораторії щось дуже схоже на нього.

Чорна діра це буквально діра в просторі та часі. Відповідно до теорії гравітації Ейнштейна, маса і енергія викривляють простір і час або "просторово-часовий інтервал". Це викривляє шлях вільного падіння об'єктів, створюючи явище, яке ми знаємо, як гравітацію. Чорна діра виникає при настільки сильній деформації навколо однієї точки, що простір-час стає настільки крутою воронкою, що вже ніщо не може піднятися назад. Таке може статися, коли руйнується масивна зірка. Все, що опиняється ближче, ніж на певну відстань від чорної діри попадає у воронку, навіть фотони які пролітають повз неї зі швидкістю світла. "Горизонт подій" чорної діри, це відстань від чорної діри звідки вже немає повернення.

Однак, чорні діри не обов’язково мають бути повністю чорними, пояснив Гокінг в 1974 році. Завдяки невизначеності квантової механіки, квантово-заплутана пара фотонів - властивості якої пов'язані один з одним, або інші частки можуть вискочити з порожнього простору. Зазвичай, вони не залишаються достатньо довго, щоб можна було їх безпосередньо зафіксувати, але якщо пара осідлає горизонт подій, то один фотон може потрапити в чорну діру, а інший втекти, і унести енергію в формі випромінювання Гокінга. Випромінювання Гокінга від чорних дір було б настільки слабким, що його було б майже неможливо виявити, однак.

Але Франческо Бельджорно з Міланського університету та його колеги кажуть, що вони побачили щось на зразок такого випромінювання в експериментах з лазером та блоком скла. Основна ідея полягає в тому, що горизонт подій чорної діри є лінією, за якою світло потрапляє в пастку. Щоб створити щось подібне, команда вистрілювала потужними імпульсами лазерного випромінювання у скло. В середині матеріалу, світло рухається повільніше, ніж у порожньому просторі, і це зниження швидкості оцінюється кількісно "показником заломлення" скла. Проте, показник заломлення також залежить від довжини хвиль світла і може таким чином змінюватись з інтенсивністю світла. У результаті, задня кромка потужного імпульсу має такий самий ефект, як і горизонт подій, він захоплює світло вузького діапазону довжин хвиль. Таке світло може наздогнати рухомий імпульс, але як тільки воно наближається, збільшений показник заломлення уповільнює його і ізолює його за пульсом.

І так само, як і справжній горизонт подій чорної діри, цей штучний, створений світловим імпульсом може утворювати випромінювання. Найголовніше, це те що штучний горизонт може захопити у пастку тільки фотони в певному діапазоні довжин хвиль, і він може випускати тільки випромінювання Гокінга в цьому діапазоні. Налаштовуючи інтенсивність лазерного імпульсу, фізики можуть контролювати швидкість з якою імпульс переміщуються через скло і, отже, і довжину хвиль випромінювання Гокінга, які випромінює скло. І як поворотом ручки на радіо, група скоригувала імпульс так щоб, якщо штучний горизонт випромінює будь-яке випромінювання Гокінга, довжина його хвиль була б між 800 і 900 н.м., - діапазон, який не можна переплутати з іншими джерелами, такими як індукована лазером флуоресценція. Як повідомляють дослідники на цьому тижні в Physical Review Letters, коли вони спостерігали світ саме в цьому діапазоні, вони, в перший раз спостерігали випромінювання Гокінга.

"Є дуже вагомі підстави" вірити в те, що експериментатори спостерігали форму саме випромінювання Гокінга, говорить фізик Ульф Леонхардт з Університету Сент-Ендрюс у Великобританії, - чия теоретична робота привела до експерименту Бельджорно і його колег. Він каже, що особливо переконливим є те, що експериментатори отримують правильні довжини хвиль і поляризацію світла. Але Вільям Унру, теоретик з Університету Британської Колумбії, Ванкувер, каже, що існують деякі проблеми. Наприклад, деформації у склі змінюються дуже швидко, що може призвести до випромінювання світла, яке можна сплутати з випромінюванням Гокінга. Унру каже, що треба не робити додаткові експерименти, а провести додаткові теоретичні роботи, щоб зрозуміти цей експеримент.

 Автор: Натан Коллінз

Адреса джерела: http://news.sciencemag.org/sciencenow/2010/11/physicists-create-black-hole-light.html 
Джерело: Science



Создан 30 апр 2011



  Комментарии       
Имя или Email


При указании email на него будут отправляться ответы
Как имя будет использована первая часть email до @
Сам email нигде не отображается!
Зарегистрируйтесь, чтобы писать под своим ником