Вченим вдалося створити квантовий симулятор чорної діри

Вченим вдалося створити гігантський квантовий вихор, який є особливою формою рідкого гелію, що демонструє квантові ефекти. Цей вихор має певні властивості, подібні до чорних дір, що дозволяє використовувати його як своєрідний симулятор.

Про це йдеться у дослідженні, яке було опубліковано на порталі препринтів arXiv. Робота вчених наразі очікує на рецензування науковою спільнотою та публікації у профільній пресі.

В областях навколо чорних дір взаємодія між законами гравітації та квантовою механікою призводить до появи ефектів, яких не існує що більше ніде в космосі. Тож не дивно, що вчені мають бажання якомога краще вивчити ці області.

"Навколо чорних дір відбувається багато цікавих фізичних явищ, але більша частина з них недосяжна. Тож ми можемо використовувати ці квантові симулятори для дослідження явищ, які відбуваються навколо чорних дір", – пояснила Сільке Вайнфуртнер з Ноттінгемського університету у Великій Британії.

Для створення свого симулятора вчені використали надплинний гелій, який тече з надзвичайно низькою в'язкістю – у 500 разів нижчою, ніж вода. Завдяки тому, що гелій рухається без тертя, він демонструє незвичайні квантові ефекти. Саме тому така рідина відома як квантова.

У своєму експерименті вчені помістили гелій в резервуар з пропелером на дні, який допоміг створити у рідині вихор, схожий на торнадо. Вчені пояснили, що схожі вихори, але з використанням інших рідин, створювалися й раніше, але "їхня сила, як правило, була принаймні на кілька порядків меншою". При цьому сила та розмір вихору мають вирішальне значення для створення взаємодії між вихором і рештою рідини в резервуарі.

Як зазначає New Scientist, створений вихор мав лише кілька міліметрів у поперечнику, але він є значно більшим, ніж інші стабільні вихори, які були створені у квантових рідинах. Створити такий великий вихор складно, оскільки в квантових рідинах обертання може відбуватися лише в крихітних "пакетах", які називаються квантами.

Коли такі маленькі вихори збираються разом, вони втрачають свою стабільність, але у останній роботі вченим вдалося поєднати близько 40 000 квантів, щоб сформувати цей міліметровий, але все ж гігантський квантовий вихор.

Під час дослідів вченим вдалося побачити, як крихітні хвилі взаємодіяли з вихором. Цей процес імітує космічні поля, які взаємодіють з обертовими чорними дірами.

Також їм вдалося побачити натяки на явище чорної діри, відоме як режим кільцевого спаду. Таке явище утворюється після злиття двох чорних дір, коли одна з них коливається за рахунок залишкової енергії від процесу.

Оскільки вченим вдалося засвідчити, що такий тип вихорів демонструє поведінку, подібну до поведінки чорних дір, в подальшому вони мають намір використати його для вивчення більш невловимих явищ.

"Це чудова відправна точка для дослідження кількох процесів фізики чорних дір, з потенціалом пошуку нових знань і виявлення прихованих скарбів на цьому шляху", – заявила Вайнфуртнер.

Раніше OBOZ.UA розповідав про те, що вченим вдалося побачити одну з найстаріших надмасивних чорних дір у Всесвіті, яка виявилася дуже кровожерливою.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA у Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.