Un vortex superfluid controlat în laborator îi ajută pe fizicieni să afle mai multe despre comportamentul găurilor negre. S-a creat astfel o „tornadă cuantică”, ce imită comportamentul găurilor negre.
Un vârtej generat în heliu răcit la doar o fracțiune peste zero absolut imită mediul gravitațional al găurilor negre cu o precizie atât de mare, încât oferă o perspectivă fără precedent asupra modului în care acestea trag și deformează spațiul-timp din jurul lor.
„Utilizarea heliului superfluid ne-a permis să studiem undele minuscule de suprafață cu mai multe detalii și mai multă precizie decât în cazul experimentelor noastre anterioare în apă. Deoarece vâscozitatea heliului superfluid este extrem de mică, am putut să investigăm meticulos interacțiunea acestora cu tornada superfluidă și să comparăm rezultatele cu propriile noastre proiecții teoretice.”, a explicat fizicianul Patrik Švančara de la Universitatea Nottingham din Marea Britanie, care a condus cercetarea.[sursa]
O „tornadă cuantică” se aseamănă extrem de mult cu găurile negre
Găurile negre sunt, foarte probabil, cele mai ciudate și extreme obiecte dintr-un întreg Univers de lucruri foarte ciudate. Ele sunt, de asemenea, renumite ca fiind dificil de studiat. Acestea nu emit nicio radiație pe care să o putem detecta. Putem vedea doar lumina din spațiul imediat din jurul lor. Dar dispunem de câteva studii teoretice foarte bune care pot descrie destul de precis comportamentul lor observat.
O modalitate prin care putem afla mai multe despre ele este crearea unor analogi ai găurilor negre. Acestea sunt experimente care pot recrea teoria găurilor negre pentru a elucida alte aspecte ale comportamentului lor. Un tip de analog al găurii negre este un vortex sau un vârtej.
Orice material care se apropie suficient de mult de o gaură neagră începe să se învârtă în jurul ei și apoi să cadă pe ea, precum apa care se învârte și se scurge pe o canalizare.
Această comparație este atât de potrivită încât oamenii de știință au construit chiar vârtejuri de apă pentru a studia comportamentul găurilor negre. Švančara și colegii săi au vrut însă să facă un pas mai departe – cu heliu superfluid.
Acesta este un izotop de heliu, mai exact heliu-4, care a fost răcit la -271 grade Celsius (-456° Fahrenheit), puțin peste zero absolut. La această temperatură extrem de scăzută, bosonii din heliu-4 încetinesc suficient de mult pentru a se suprapune și a se comporta ca un superatom – un fluid cu vâscozitate zero, sau superfluid.
Echipa a exploatat proprietățile cuantice neobișnuite ale heliu-4 superfluid pentru a genera un fel de „tornadă cuantică”.
„Heliul superfluid conține obiecte minuscule numite vortexuri cuantice, care tind să se depărteze unele de altele. În configurația noastră, am reușit să izolăm zeci de mii dintre aceste cuante într-un obiect compact care seamănă cu o mică tornadă, obținând astfel un curent în formă de vortex cu o forță record în domeniul fluidelor cuantice.”, a spus Patrik Švančara.
Studiind această tornadă cuantică, cercetătorii au reușit să identifice similitudini între curgerea vortexului și influența unei găuri negre care se rotește asupra spațiului-timp curbat din jurul ei. În special, cercetătorii au observat unde staționare analoge cu stările de legătură ale găurii negre și excitații analoage cu involuția unei găuri negre nou formate.
Și acesta este doar începutul. Acum că cercetătorii au demonstrat că experimentul lor funcționează așa cum au prevăzut, vortexul este gata să deblocheze un nou domeniu al cercetării științifice a găurilor negre.
„Când am observat pentru prima dată semnalmente clare ale fizicii găurilor negre în experimentul nostru analogic inițial, în anul 2017, a fost un moment de descoperire pentru înțelegerea unora dintre fenomenele bizare care sunt adesea dificile, dacă nu chiar imposibile, de studiat altfel. Acum, cu experimentul nostru mai sofisticat, am dus această cercetare la următorul nivel, ceea ce ne-ar putea duce în cele din urmă la predicția modului în care se comportă câmpurile cuantice în spațiile curbe din jurul găurilor negre astrofizice.”, a spus fizicianul Silke Weinfurtner de la Universitatea din Nottingham.
Abonaţi-vă la newsletter folosind butonul de mai jos, pentru a primi - periodic şi gratuit - o notificare pe adresa de email atunci când publicăm articole interesante:
