Фізики довели існування випромінювання Хокінга

Опубликованно 14.02.2019 04:00

Фізики з Мексики й Ізраїлю вперше продемонстрували існування випромінювання Хокінга з допомогою надкоротких лазерних імпульсів і фотонного кристалічного волокна. Вони створили аналог горизонту подій чорної діри і виявили породжуваний їм потік частинок. Стаття дослідників опублікована в журналі Physical Review Letters.

Випромінювання Хокінга представляє собою потік часток, породжуваний поблизу горизонту подій чорної діри. Приливні сили, породжувані гравітаційним полем, сприяють перетворенню квантових флуктуацій (віртуальних частинок) в пари частинка-античастинка. Одна з цих часток, що володіє з точки зору зовнішнього спостерігача «негативною енергією», падає за обрій подій, завдяки чому інша частка виявляється здатною покинути гравітаційне поле. Закон збереження енергії вимагає, щоб при цьому маса чорної діри зменшилася, тобто відбувається її випаровування.

На даний момент неможливо підтвердити існування випромінювання Хокінга з допомогою реальної чорної діри, однак фізики намагаються побудувати фізичні системи, які за деякими властивостями були б аналогічні горизонту подій. Процес, що нагадує випромінювання Хокінга, намагалися отримати з використанням конденсату Бозе-Ейнштейна, надзвукових потоків рідини, поверхневих хвиль або діелектричних середовищ. Однак результати, отримані в цих експериментах, досі виявлялися невдалими. Наприклад, у роботі з моделювання випромінювання Хокінга з допомогою ультракоротких лазерних імпульсів, опублікованій в 2010 році, вченим так і не вдалося створити аналог горизонту подій.

У новому дослідженні вченим вдалося створити аналог випромінювання Хокінга з допомогою ультракоротких лазерних імпульсів, що переміщаються в фотонном кристалічному волокні. Такі імпульси створюють рухомі разом з ними коливання показника заломлення в речовині з-за ефекту Керра. В експериментальній установці імпульс тривалістю вісім фемтосекунд в невеликій області кристала збільшував показник заломлення, знижуючи свою власну швидкість і швидкість іншого світлового імпульсу, для якого, таким чином, створюється уявний горизонт подій.

Пучок світла, який імітував квантові флуктуації у горизонту подій, складався з пар фотонів інфрачервоної і ультрафіолетової області спектра. Швидкість інфрачервоних фотонів була вище, ніж швидкість збільшує показник заломлення імпульсу, в результаті з-за ефекту Доплера вони відчували синє зміщення, а ультрафіолетові фотони, що рухаються повільніше, зазнавали червоного зсуву. Результати експерименту показали, що при наявності пучка світла з довжиною хвилі 1450 нанометрів в системі реєструється надлишок ультрафіолетових фотонів (довжина хвилі 231 нанометрів), що, згідно теоретичному прогнозуванню, відповідає "негативного" компоненту випромінювання Хокінга.

Нагадаємо, раніше була опублікована остання робота Стівена Хокінга.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на сторінку Bigmir)net на Facebook: facebook.com/bigmir.net.

Категория: Наука