英國科學(xué)家用光纖和激光模擬黑洞
北京時(shí)間3月10日消息,據(jù)國外媒體報(bào)道,英國科學(xué)家日前使用光纖在實(shí)驗(yàn)室平臺桌面建立了人工黑洞邊界,重建黑洞的神秘特性。
黑洞是宇宙最神奇的難解之謎,科學(xué)家理論認(rèn)為黑洞并不是一無所有,它擁有非常強(qiáng)大的重力牽引力,還包括能夠在黑洞邊界逃逸的光線。由于地球距離黑洞十分遙遠(yuǎn),以及很難測定太空和時(shí)間的扭曲變形,因此對黑洞進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)是不可能的。科學(xué)家們正尋求在實(shí)驗(yàn)室模型中建立黑洞邊界的方法。
為此,英國科學(xué)家使用光纖在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建立了人工黑洞邊界。他們點(diǎn)燃光學(xué)纖維中強(qiáng)烈而短暫的激光脈沖流,這些脈沖流與當(dāng)前平滑的電流很相似。英國圣·安德魯斯大學(xué)理論物理學(xué)家烏爾夫·倫哈特(Ulf Leonhardt)說,“像這樣強(qiáng)烈而短暫的脈沖所建立的可視物理效應(yīng)也同時(shí)發(fā)生于持續(xù)而虛弱的脈沖中,但是后者很難被探測到。具有微妙效應(yīng)和鑒別干擾噪聲的實(shí)驗(yàn)必須有高強(qiáng)度而短暫的脈沖。”與此同時(shí),研究人員點(diǎn)燃光纖末端連續(xù)的紅外光束,這股紅外光束所形成的光波能夠克制激光的流程,類似于光波經(jīng)過黑洞邊界時(shí)如何克制和擺脫重力牽引力。
倫哈特告訴媒體記者,“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)讓我感到非常驚訝,如此簡單的實(shí)驗(yàn)便實(shí)際重建了人工黑洞邊界。”他和研究同事將這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在3月7日出版的《科學(xué)》雜志上。之前一些科學(xué)家曾計(jì)劃使用其他的系統(tǒng)模擬黑洞的特征,然而這樣的實(shí)驗(yàn)卻需要處于移動的實(shí)驗(yàn)物質(zhì),尤其是非常易碎、超冷泡沫狀物質(zhì),以上的實(shí)驗(yàn)均未成功地呈現(xiàn)黑洞邊界的類似效應(yīng)。
倫哈特和同事們所設(shè)計(jì)的人工黑洞邊界能夠幫助研究人員解釋黑洞的特征,比如:黑洞噴射出的輻射物。黑洞并不是完全“黑的”,著名物理學(xué)家史提芬·霍金發(fā)現(xiàn)所有宇宙黑洞將至少釋放出少許的泄漏能量,這種能量被命名為“霍金輻射(Hawking radiation)”。
目前,科學(xué)家仍未看到神秘的霍金輻射能量從正常黑洞中釋放出來,這些從遍及宇宙的大爆炸中釋放出的能量在宇宙微波背景下完全被模糊暗淡。然而,倫哈特暗示這項(xiàng)新的實(shí)驗(yàn)室研究能夠建立產(chǎn)生足夠可被探測霍金輻射的人工黑洞邊界。
對霍金輻射更好地理解將有助于結(jié)合當(dāng)前觀點(diǎn)不一的物理學(xué)理論統(tǒng)一歸入“萬物理論”之中,“萬物理論”能夠構(gòu)思宇宙中所有的自然力量。