Физики создали черную дыру и она начала исчезать: решение загадки Стивена Хокинга
Это открытие улучшает понимание того, как черные дыры теряют энергию, а также может помочь решить информационный парадокс черной дыры.
Как известно, ничто не может покинуть черную дыру. Даже свет, если преодолеет горизонт событий черной дыры никогда не выйдет наружу. Но в 1974 году физик Стивен Хокинг предсказал, что черные дыры могут медленно терять энергию, выпуская форму теплового излучения, теперь известного как излучение Хокинга. Но механизм, посредством которого это излучение отбирает энергию у черной дыры, известный как обратная реакция, оставался неясным. Физики создали аналог черной дыры, как ни парадоксально, из света, и наблюдали аналог обратной реакции излучения Хокинга. Ученые говорят, что их результаты дают важные подсказки о том, как черные дыры постепенно теряют энергию, и могут помочь решить некоторые из самых больших загадок физики. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет ScienceAlert.
Согласно теории Стивена Хокинга, квантовые эффекты вблизи горизонта событий черной дыры позволяют этим объектам выпускать излучение, которое со временем приводит к тому, что черная дыра испаряется, то есть исчезает.
Хотя излучение Хокинга является признанным предсказанием квантовой теории поля в искривленном пространстве-времени, создающем гравитацию, точный механизм передачи энергии от черной дыры к излучению остается неясным. Этот процесс называется обратная реакция.
Поскольку излучение Хокинга у реальных черных дыр невероятно слабое, его прямое наблюдение невозможно. Поэтому ученые создают аналоги черных дыр в лаборатории. Они имитируют физику данных объектов.
Ученые использовали сверхбыстрые лазерные импульсы, распространяющиеся через специальное оптическое волокно. Один лазерный импульс изменял оптические свойства волокна, создавая условия, аналогичные горизонту событий черной дыры, для второго импульса. Ученые искали признаки обратной реакции, то есть потери энергии, которая происходит при излучении Хокинга. Этот процесс показывает, как энергия передается от черной дыры к излучению Хокинга.
Чтобы понять обратную реакцию, физики ее сравнивают ее с двумя людьми, которые стоят на роликах. Если один человек толкает другого, то оба движутся в противоположных направлениях, согласно третьему закону Ньютона. Поскольку излучение Хокинга уносит энергию, система, создавшая его, должна отдать эквивалентное количество энергии. Физики обнаружили этот эффект.
Открытие также выявило неожиданный результат. Ученые считали, что излучение Хокинга, наблюдаемое в аналогах черных дыр, возникает в результате сложной серии взаимодействий. Вместо этого оказалось, что излучение и обратная реакция возникают в результате единого прямого процесса.
Возможно, реальные черные дыры могут создавать излучение Хокинга посредством аналогичного процесса. Это открытие может изменить понимание процесса испарения черных дыр.
Оно также может помочь объяснить знаменитый информационный парадокс черной дыры Стивена Хокинга. Это противоречие между квантовой механикой и общей теорией относительности Эйнштейна. Если черная дыра испаряется, то должна быть потеряна вся информация, попавшая в черную дыру. Но согласно правилам квантовой механики, вся информация во Вселенной сохраняется навсегда.
Другие новости науки
- Почему мы не нашли инопланетян: сверхумный ИИ "управляет" космосом. Ученые представили новое решение знаменитого парадокса Ферми.