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科学家实验室模拟出黑洞 或让得诺奖

黑洞周围的事件视界(event horizons)(维基百科)

黑洞周围的事件视界(event horizons)(维基百科)

电影《星际迷航》中,真正的黑洞威力无比,可以吞噬整个世界。以色列物理教授史坦豪尔却创造出了一个能够捕获声音的声学黑洞,首度验证霍金辐射理论。

CNN报导,海法(Haifa)以色列理工学院(Israel Institute of Technology)的教授杰夫•史坦豪尔(Jeff Steinhauer)在最新的《自然物理学(Nature Physics)》中发表了他所创造的模拟黑洞研究报告。

史坦豪尔表示,自己是从2009年的另一实验中受到启发。现在,他创造出了一个能够捕获声音的声学黑洞,并用一根长长的管子作为“事件视界”(Event horizon),用于束缚“声音粒子”——“声子”(phonons)。

在黑洞中,事件视界是一个清晰的平面或边缘,进入了事件视界之后,任何光线都无法从中逃脱,因为其中的逃逸速度已经超过了光的速度。他观察到有些声子无法逃离黑洞;但有对等的声子似乎在同时逸出黑洞的“地平线”一一事件视界。

不像《星际穿越》(Interstellar)里的“大巨人黑洞(Gargantua)”,这些黑洞尺寸只有1/10毫米,而且只能持续2/10秒。

史坦豪尔教授运用透镜和激光将原子冷却到绝对零度(Absolute zero),产生出原子流,也就是玻色–爱因斯坦凝聚态物质(Bose-Einstein condensate,简称玻色子,BEC)。这些玻色子进入激光的真空中,进而引发黑洞现象,创建模拟黑洞。

也就是说,这个实验可以证实知名物理学家史蒂芬•霍金(Stephen Hawking)42年前提出的霍金辐射(Hawking radiation)理论。

1974年霍金提出理论性预测,表示依量子效应,黑洞会发射精微的黑体辐射。此电磁辐射推测可被一温度和黑洞的质量成反比的黑体发出。

“逸出黑洞的声波带有正的能量;落入黑洞的声波则带负能量。”史坦豪尔教授指出它们可被视为一正一反的一组配对偶,“而且是同时发生,这点很重要。”他非常兴奋能看到霍金辐射的量子效应在实验室以声子(Phonon)的型态展现。

实验室中的仪表图像上可由色调细微差别具体呈现这个现象。霍金尚未对此实验结果发表评论。

幸运的是,史坦豪尔的黑洞并不如我们在电影中看到的真黑洞那么危险,他的仪器已经重复创造了4000多个黑洞了,我们依然安然存在。

“这不是一个真正的黑洞,只是被仔细观察的声波群组。”他笑着解释︰“他们都是波。描述这些声波的方程式同等于描述声学黑洞的方程式。因此通过声波可以证明霍金对光波赫洞的预测。”

如果科学界能够认可这项实现结果。这将颠覆我们对宇宙的理解一一黑洞并不黑。

史坦豪尔教授表示︰“研究黑洞的主要目的并不只是在于学习黑洞,而是要了解物理上的新规律。此外,物理学也有许多实际的应用研究,多年下来,没有人知道今天又会有什么新发现。”

这或许是个解开宇宙奥密的一大飞跃。

阿波罗网责任编辑:林亿 来源:大纪元记者陈美冶编译报导 转载请注明作者、出处並保持完整。

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