當前位置:首頁>科技>97000次“聲波黑洞”實驗對霍金輻射進行驗證
發(fā)布時間:2025-10-27閱讀(2)
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霍金想象在一個黑洞誕生之前的空間中畫出一條穿越時間的線,沿著這條線共振的量子場,從黑洞存在之前一直延伸到它之后的未來。在黑洞誕生之前,一切都很正常,量子場是自由共振的,可以相互抵消。然而,黑洞的出現(xiàn)改變了空間曲率。霍金意識到,黑洞出現(xiàn)之后并不是所有共振都被抵消了,在遠離黑洞的事件視界之外,他發(fā)現(xiàn)了與飛入太空的熱輻射完全匹配的共振。
但是,正如霍金所預測的那樣,要證明霍金輻射非常困難,因為與宇宙背景輻射相比,它顯得非常微弱。盡管有一些反對意見,霍金輻射背后的數(shù)學原理是合理的,科學家們已經(jīng)采取措施來證明這一點。在以色列理工學院的實驗室里,研究霍金輻射的研究人員想出了一個辦法,來克服測量真實黑洞的困難。 他們通過創(chuàng)造一個模擬物來做到這一點——聲波黑洞,它可以模仿真實黑洞的特性。聲速比光速慢得多,因此創(chuàng)造一種傳播速度比聲音快的介質(zhì)要容易得多。當介質(zhì)移動時,任何與它同向傳播的聲波都無法完全逃離它,從而創(chuàng)造出了聲波黑洞的視界。有趣的是,霍金的數(shù)學方法適用于聲波黑洞,就像適用于基于引力的黑洞一樣,所以霍金輻射應該可以在聲波黑洞中被探測到。
在該實驗中,介質(zhì)是由8000個原子組成的氣體,這些原子被激光冷卻到接近絕對零度,形成了玻色-愛因斯坦凝聚體。而后,第二束激光驅(qū)動它開始流動,流動速度超過了當?shù)芈曀佟Q芯咳藛T的目標是尋找視界之外自發(fā)形成的量子聲波對。發(fā)現(xiàn)了這些量子聲波對之后,還要確認它們是否與實驗相關,或者只是外界擾動而產(chǎn)生的。
在124天的連續(xù)實驗中,研究人員重復實驗97000次,他們檢測到霍金輻射的多個實例,并發(fā)現(xiàn)它與霍金對輻射的可能行為的預測相吻合。雖然這并不能證明霍金輻射在真實的黑洞中也是真實存在的,但霍金的數(shù)學方法在聲波黑洞模擬中起作用,這一事實有力地暗示了霍金輻射的可能性。 |
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