Füüsikud konstrueerisid laboratooriumis helilise musta augu
Teadlased loodavad, et põgusa vältusega helilisest mustast august võib neile abi olla tabamatu, ent eeldatavasti traditsioonilistest mustadest aukudest lähtuva Hawkingi kiirguse jälgimisel ja uurimisel, mis seni on endast kujutanud väga keerulist ülesannet, vahendab PhysOrg.com
Oren Lahav ja kaasautorid Iisraelis Haifas tegutsevast Techion-Israeli tehnoloogiainstituudist avaldasid helilist musta auku käsitleva uurimuse ajakirja Physical Review Letters viimatises numbris.
Uurijad lõid musta heliaugu magnetlõksus kõige madalamasse kvantolekusse aeglustatud 100 000 rubiidiumiaatomist koosnevas Bose-Einsteini kondensaadis. Selline ülikülm aatomikobar käitub üheainsa suuremõõtmelise mehaanilise objektina. Taolise kondensaadi viimiseks helilise musta augu seisundisse pidid teadlased leidma mooduse osa kondensaadi kiirendamiseks ülehelikiirusele, nii et kondensaadis esineksid mõned ülehelikiirusel voolavad piirkonnad ja mõned alad, kus voolu kiirus on helikiirusest väiksem.
Sellise tulemuseni jõudsid teadlased, suunates kondensaadile suure diameetriga laserkiire nii, et ilmnesid astmeline potentsiaal ja harmooniline potentsiaal. Kui kondensaat ületab astmelises potentsiaalis ühe „astme“, kiireneb see ülehelikiirusteni. Teadlased demonstreerisid, et kondensaati on võimalik kiirendada rohkem kui ühe suurusjärgu kordi tavalisest helikiirusest kiiremaks.
„Meie artikli juures on kõige tähtsam asjaolu, et suutsime ületada Landau kriitilise kiiruse, mis sätestab, et voolu kiirus ei saa helikiirusest suurem olla,“ rõhutas kaasautor Jeff Steinhauer Techion-Israeli tehnoloogiainstituudist. „Meie katse raames ületati see piirang lõpliku ajaperioodi vältel.“
Antud sättestikus märgib „aste“ piiri ülehelikiirete ja alahelikiirete piirkondade vahel, mis toimib musta augu sündmushorisondina. Sellel sündmushorisondil on kondensaadi voolukiirus täpselt võrdne helikiirusega. Astme ülehelikiirel küljel on kondensaadi tihedus palju väiksem kui alahelikiirel küljel. Teadlaste selgituse kohaselt vastab hõredam ala massi jäävuse tõttu kiirema voolu piirkonnale. Katsete raames suutsid nad musta augu sündmushorisonti enne selle destabiliseerumist säilitada vähemalt 20 millisekundit.
Sarnaselt sellele, kuidas must auk footoneid lõksu püüab, võivad helilise musta augu ülehelikiirus-piirkonnad püüda lõksu footoneid ja laia valikut muid Bogljubovi ergastusi (ingl Bogliubov excitations), mille lainepikkus jääb 1,6 ja 18 mikromeetri vahele. Väga lühikeste lainepikkustega ergastused võivad august välja pääseda, samas kui pikemate lainepikkustega ergastused ülehelikiiresse alasse ei mahugi.
Tulevikus kavatsevad teadlased musta heliauku rakendada Hawkingi kiirguse uurimiseks. Nagu füüsik Stephen Hawking esimesena prognoosis, võib väike hulk soojuskiirgust mustadest aukudest kvantmõjude tõttu välja lekkida. Selle kiirguse kadu põhjustabki mustade aukude kahanemist ja viimaks lõplikku haihtumist. Seni on vastava kiirguse tuvastamine osutunud aga äärmiselt keeruliseks väljakutseks.
Helilise musta augu juures Hawkingi kiiruse seiramine nõuab teatud eelduseid, näiteks, et lõksu püütud ergastuste energia oleks miinusmärgiline. Teadlased kinnitasid seda simulatsioonides: kahe veidi erineva sagedusega laserkiire fokuseerimisel kondensaadi ülehelikiirusel voolavale piirkonnale neelas kondensaat ühe kiire footoni ja väljutas footoni teise kiirde, tekitadeski sel moel negatiivse energiaga ergastuse. On loota, et tulevikus võib must heliauk teha võimalikuks Hawkingi kiirguse üksikasjalisema vaatlemise.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!