Bozes-Einšteina kondensātā izveidots akustiskais melnais caurums

Viena no daudzajām Bozes-Einšteina kondensātu (BEC) īpašībām ir tāda, ka skaņas plūsmu caur tiem regulē tie paši vienādojumi, kas apraksta, kā gravitācijas lauks saliek gaismu. Tas rada visu veidu jautrības un spēļu iespēju: teorētiski fiziķi var reproducēt ar skaņu un BEC neatkarīgi no gravitācijas ļaunā veida ar gaismu.

Šodien Orens Lahavs un viņa biedri Izraēlas Tehnoloģiju institūtā Haifā saka, ka ir radījuši skaņas ekvivalentu melnajam caurumam BEC. Tas ir zināms sasniegums, ņemot vērā, ka fiziķi par šo iespēju ir domājuši jau aptuveni 30 gadus, un dažādas grupas, kas spēj radīt BEC, ir sacenšas, lai radītu akustiskus melnos caurumus.

Vispārējā ideja ir izveidot virsskaņas atomu plūsmu BEC ietvaros. Skaņas viļņi, kas virzās pret šo plūsmu, nekad nevar radīt pamatu. Tātad reģions, kurā plūsma mainās no zemskaņas uz virsskaņu, ir notikumu horizonts. Jebkuri skaņas viļņi (vai fononi), kas radīti notikumu horizontā, nekad nevar izkļūt, jo plūsma tur ir virsskaņas. Tas ir melnais caurums.

Lahav un co izveidoja virsskaņas plūsmu, izveidojot dziļu potenciāla aku BEC vidū, kas piesaista atomus. Atomi ieplūst tajā, bet nevar atdot savu enerģiju, kad tie nonāk (tie jau ir zemākajā enerģijas stāvoklī), un tāpēc tie plūst pāri akai ar virsskaņas ātrumu.

Rezultāts ir reģions BEC, kurā atomi pārvietojas ar virsskaņas ātrumu. Šis ir melnais caurums: jebkurš fonons, kuram nav paveicies, lai noklīstu šajā reģionā, nevar aizbēgt.

Viens no iemesliem, kāpēc skaņas melnie caurumi ir tik augsti novērtēti, ir tas, ka tiem vajadzētu radīt Hokinga starojumu. Kvantu mehānika prognozē, ka virtuālo fononu pāriem ar vienādu un pretēju impulsu BEC pastāvīgi vajadzētu parādīties un izzust.

Ja kāds no šī pāra šķērsotu notikumu horizontu, tas tiktu iesūkts melnajā caurumā, lai nekad neizbēgtu. Otrs taču varētu brīvi doties savā ceļā. Šī bēgļu straume būtu slavenais, bet vēl nenovērotais Hokinga starojums.

Lahavs un viņa draugi vēl nav tikuši tik tālu, taču viņi ir spēruši svarīgu soli ceļā uz Hokinga starojuma novērošanu un skaidri pievērš uzmanību šim mērķim.

Konkurences šeit netrūkst, un pirmā skaņas melnā cauruma izveide noteikti veicinās konkurenci. Gaidiet, ka drīz kāds pieteiks pirmo Hokinga starojuma novērojumu.

Atsauce: arxiv.org/abs/0906.1337 : skaņas melnais caurums blīvuma apgrieztā Bozes-Einšteina kondensātā

paslēpties