物理学家一直致力于实验室中与黑洞有关的实验。实验证实,已故著名物理学家霍金对黑洞做出的预测是正确的。
团队在他们的实验室中创建的黑洞与太空中的黑洞不同。太空中的黑洞具有如此巨大的重力,光线无法逃脱。实验室制造的黑洞是使用一种称为玻色-爱因斯坦凝聚物的东西建造的,它不会阻止光线逃逸,而是防止声音逃逸。
该团队称其实验验证的霍金理论称为霍金辐射。该团队表示,霍金意识到,当试图将控制热量的物理定律应用于黑洞时,黑洞必须从其表面发射辐射。
面临的挑战是,天文学家无法观测到足够近的黑洞来证明或反驳这一理论。这种不可能性导致科学家们在实验室中制造出黑洞类似物。
研究人员通过在聚焦激光束中捕获8000个铷原子以产生细长的玻色-爱因斯坦凝聚物来完成验证。这是一个超冷原子系统,其中奇异的量子物理现象在较大尺度上可见,并且经常用于这类实验。研究人员然后采用第二个激光器增加冷凝物一侧的势能。尖锐的过渡将较密集的区域(被认为是黑洞的外部)分开,较不密集的区域被认为是黑洞的内部。
在实验的一个区域,声音的速度比铷原子的流动速度快,但在另一个区域,声音的速度慢,使声波只从急剧的转变处传播。这就是光在黑洞中的行为。研究小组发现,在实验室创造黑洞的视界内,霍金辐射的信号与黑洞内外的声波有关,从而证明斯蒂芬霍金黑洞预测是正确。
由于诺贝尔奖不颁发给去世的人,因此,霍金再也无法获得诺贝尔奖了。
霍金辐射(小字部分,供学有余力的粉丝阅读,考试不考)
在大家心面貌中,黑洞是那种只吃不吐的引力怪物。没有任何东西可以或许逃脱黑洞的束缚,包罗光芒。上面的熟悉都是基于经典的广义相对论,当思量到量子场论效应时,头脑中的见解就要产生改变了。
真空并不是完全的空,而是布满了升沉不定的量子涨落,种种正、反虚粒子对不绝产生和湮灭。黑洞视界四周是一个危险的地区,通常那边潮汐力很强,会把“虚粒子对”拉开一定间隔,当“虚粒子对”得到足够多的能量时,就会转化为真实存在的实粒子,当处于视界外的粒子飞走时,就带走了黑洞的能量,也是带走了黑洞的质量。这样,黑洞质量就会逐渐变小,该进程又称为“黑洞蒸发”。
另一个等价的图景:一个虚粒子带正能量、一个带负能量,负能量的粒子更轻易被黑洞吞噬,留下正能量的粒子逃离黑洞,从而带走能量和质量,黑洞因吞噬了负能量粒子而损失了能量和质量。这也是霍金在《时间简史》中刻画的图景。
根据霍金辐射的盘算公式,黑洞的温度与质量成反比,通常黑洞的温度都是非常低的。太阳质量的黑洞,温度只有60纳开,这样的黑洞从宇宙配景辐射吸收的能量要大于因辐射损失的能量,因此永远不会蒸发掉。
理论上,月球质量的黑洞,其温度和宇宙配景辐射的温度相当,恰好能做到收支均衡。因此,可以想象,小质量的黑洞温度会更高。假如粒子对撞性能产生黑洞的话,那么会因霍金辐射而瞬间蒸发掉的,因此无需担心那样小的黑洞吞噬地球。
编辑:储舒婷
责任编辑:唐闻佳
来源:科学解码