Добро пожаловать на форум PHP программистов!
За последние 24 часа нас посетили 22405 программистов и 928 роботов. Сейчас ищут 496 программистов ...
Последние
Популярные

Учёные создали квантовый торнадо в сверхтекучем гелии: новый шаг к пониманию физики аккреции чёрных дыр

Дата: 2024-03-24 10:24

Области вокруг чёрных дыр представляют собой жёсткую и турбулентную среду, которая управляется физикой, недоступной в других уголках Вселенной. Исследовательская группа под руководством учёных Ноттингемского университета смогла изучить эти явления в лабораторных условиях. Они создали закрученный квантовый вихрь в сверхтекучем гелии, охлаждённом до ультрахолодных температур, что в сущности имитировало чёрную дыру на Земле.

«Квантовый торнадо» породил крошечные волны на поверхности сверхтекучей жидкости, которая обладает особым свойством — отсутствием трения и другими экзотическими характеристиками, наблюдаемыми при почти абсолютном нуле. В результате волнового взаимодействия с квантовым вихре», были созданы условия, подобные тем, что происходят вблизи вращающихся чёрных дыр.

 Иллюстрация чёрной дыры в сверхтекучей жидкости  Источник: Robert Lea

«Использование сверхтекучего гелия позволило нам более подробно и точно изучить поверхностные волны, чем в предыдущих экспериментах с водой. Благодаря очень низкой вязкости сверхтекучего гелия, мы смогли тщательно исследовать их взаимодействие с квантовым вихрем и сравнить полученные результаты с нашими теоретическими предсказаниями», — рассказал Патрик Сванкара, руководитель исследовательской группы из Ноттингемского университета.

Чтобы понять, почему этот эксперимент помогает лучше понять природу чёрных дыр, можно вернуться к общей теории относительности, которую Альберт Эйнштейн представил в 1915 году. Согласно этой теории, пространство и время представляют собой одно целое, а гравитация возникает, когда массивные объекты искривляют пространство-время. 

Чёрные дыры являются областями пространства-времени, созданными крайне плотной и компактной массой — сингулярностью, в которой нарушаются привычные законы физики. Внешняя граница этих областей, называемая горизонтом событий, представляет собой раздел, после которого даже фотоны не достаточно быстры, чтобы покинуть горизонт событий.

Чёрные дыры характеризуются тремя известными параметрами: электрическим зарядом, массой и угловым моментом (спин). Вращающаяся чёрная дыра, известная как «чёрная дыра Керра», имеет угловой момент и увлекает за собой пространство-время в направлении своего вращения. Это эффект, известный как «эффект Лензе-Тирринга» по имени учёных, которые первые это предложили.

Слева — экспериментальная установка, используемая командой. Справа — квантовый торнадо, созданный командой в сверхтекучем гелии Источник: Leonardo Solidoro

Принимая во внимание, как эффект Ленза-Тирринга и поведение материи вокруг чёрной дыры Керра влияют на окружающую область, учёные предположили, что вихрь в жидкости или торнадо в атмосфере, являются грубым аналогом таких областей пространства-времени. Однако, абсолютно новым является то, что этот вихрь, имитирующий чёрную дыру, прежде не наблюдался в предыдущих экспериментах, проведённых с обычной жидкостью. Он был реализован в сверхтекучей среде, охлаждённой практически до абсолютного нуля.

Для проведения эксперимента исследовательская команда разработала специальную криогенную систему для нескольких литров гелия, охлаждённого до температуры ниже -271 градуса по Цельсию. Это на 3-4 градуса выше абсолютного нуля, который составляет -273,15 градуса по Цельсию. Абсолютный нуль является теоретически самой низкой возможной температурой, при которой движение атомов прекращается.

При достигнутых в эксперименте температурах, жидкий гелий приобретает квантовые свойства, которые не позволяют образование крупных вихрей. Команда исследователей создала «квантовый торнадо» в ультрахолодной сверхтекучей жидкости, используя множество мелких компонентов.

Иллюстрация вращающейся чёрной дыры, увлекающая за собой ткань пространства-времени Источник: Robert Lea

«Сверхтекучий гелий содержит квантовые вихри, которые обычно имеют склонность расходиться. Нам удалось собрать десятки тысяч этих квантовых вихрей в компактном объекте, напоминающем небольшой торнадо, что создал вихревой поток с рекордной силой в контексте квантовых жидкостей», — пояснил Сванкара.

Исследователи обнаружили параллели между «квантовым торнадо» и тем, как гравитация чёрных дыр влияет на пространство-время. Команда надеется, что их эксперимент сможет открыть путь к более глубокому моделированию квантовой физики в искривлённом пространстве-времени, включая моделирование экзотических свойств пространства-времени вокруг чёрных дыр.

«Когда мы впервые наблюдали явные признаки физики чёрных дыр в нашем первом аналоговом эксперименте в 2017 году, это стало прорывным моментом для понимания некоторых сложных явлений, изучение которых может быть затруднённым, если не невозможным. Теперь, с помощью более сложного эксперимента мы подняли эти исследования на новый уровень, что в конечном итоге может привести к предсказанию поведения квантовых полей в искривлённом пространстве-времени вокруг астрофизических черных дыр», — рассказала Силке Вайнфуртнер, руководитель Лаборатории чёрных дыр, где разработан и проведён эксперимент.



Подробнее на iXBT
 

Предыдущие новости

iXBT, 2024-03-24 09:47
Samsung Galaxy S23, Galaxy S23 Plus и Galaxy S23 Ultra получат все ИИ-функции Galaxy S24

Прошлогодние флагманы Samsung — все модели линейки Galaxy S23, а также Galaxy Z Fold5 и Galaxy Z Flip5 — получат все ИИ-функции новейших флагманов линейки Galaxy S24. Об этом сообщил известный инсайдер Ice Universe: он опубликовал скриншот меню Galaxy Z Fold5 с перечнем всех функций Advanced intelligence (то есть тех самых возможностей ИИ), и он полностью повторяет такой...

iXBT, 2024-03-24 09:03
Fujifilm X100VI повторила судьбу предшественницы: первую партию моментально раскупили, цены у перекупщиков взлетели в несколько раз

Fujifilm старалась как могла, чтобы не допустить продажу новейшей камеры Fujifilm X100VI в руки перекупщиков, но не получилось — на eBay уже есть объявления о перепродаже новинки, и цены впечатляют: самый доступный вариант — 4450 долларов, а вообще цена доходит до 8000 долларов! Рекомендованная розничная стоимость камеры, напомним, составляет 1600 долларов. Напомним, в рамках...

iXBT, 2024-03-24 08:37
BYD гордится тем, что собрала 5000 заказов на свой внедорожник BYD YangWang U8 за 132 дня, хотя на Land Cruiser 250 собрали столько же заказов за час

BYD сегодня сообщила о большом достижении: покупатели оформили 5000 заказов на флагманский внедорожник BYD YangWang U8. В компании говорят о рекорде, а звучит формулировка примерно так: BYD YangWang U8 установил «рекорд самых быстрых продаж внедорожника миллионного уровня в Китае». Под миллионным уровнем здесь имеют в виду цену в 1 089 000 юаней, что составляет примерно 150...

iXBT, 2024-03-24 01:21
428 л.с., разгон до 100 км/ч за 4,26 с и расход всего 4,2 л/100 км. Подробности о большом кроссовере Chery Fulwin T9

У Chery появится крутой, большой и экономичный кроссовер Fulwin T9. Подробности об этой машине раскрыл ресурс Autohome. Chery Fulwin T9 будет гибридным кроссовером: он получит систему Kunpeng Super C-DM, в которую входит 1,5-литровый мотор ACTECO 1.5TGDI и пара электромоторов. Общая мощность силовой установки — 428 л.с. Автомобиль сможет разгоняться до 100 км/ч всего лишь за...

© 2024 «PHP.RU — Сообщество PHP-Программистов»
Главная | Форум | Реклама на сайте | Контакты VIP Сувениры
Разработка компании ODware