РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Есть излучение: Черная дыра в пробирке

Излучение Хокинга, теоретически предсказанное почти 40 лет назад, впервые удалось наблюдать. Правда, не в небесах, а в лаборатории.
Тэги:
Есть излучение: Черная дыра в пробирке

Известный популяризатор науки Стивен Хокинг приобрел всемирную известность еще в 1970-х — прежде всего, своими теоретическими исследованиями, посвященными физике черных дыр. Возможно, главной его заслугой стала гипотеза испарения черных дыр в результате испускания частиц, в честь ученого названного излучением Хокинга.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Чтобы вкратце объяснить этот процесс, вспомним, что с точки зрения квантовой механики даже самый идеальный вакуум никогда не остается спокойным. В нем постоянно кипят флуктуации, возникают пары частиц и античастиц, которые тут же снова аннигилируют, отчего и называются виртуальными. Чем сильнее внешние поля, тем активнее идет этот танец случайностей. То, как он идет в окрестностях черной дыры, и рассмотрел Хокинг.

Действительно, при таком мощном внешнем гравитационном поле, как у черной дыры, квантовые флуктуации в окрестностях ее должны достигать сравнительно большой интенсивности. Но самое интересное происходит на условной границе дыры, у ее горизонта событий. Это воображаемая линия, попав за пределы которой ни материя, ни излучение, уже не могут вырваться обратно: здесь сила притяжения дыры царствует надо всем.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Итак, Хокинг рассуждал: в непосредственной близости от черной дыры интенсивно появляются и исчезают пары виртуальных частиц. Но что, если случайно одна из них окажется разделенной горизонтом событий? Линия-то это умозрительная, как экватор, в реальности никакой границы не существует, и частица вполне может родиться снаружи нее, а античастица — внутри. Тогда античастица неминуемо будет поглощена, и масса черной дыры уменьшится, а частица устремится в космос. Это и будет «испарением» черной дыры: теряя массу, дыра излучает.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

С тех самых пор астрономы без устали исследуют небеса, пытаясь обнаружить излучения Хокинга, — но безрезультатно. Лишь на днях итальянцы, работающие во главе с Франко Бельджорно (Franco Belgiorno) сумели его наблюдать. Правда, не в далеких небесах, а в собственной лаборатории.

Здесь стоит сказать, что черные дыры — вовсе не единственные объекты, которые могут иметь горизонт событий. Теоретически, он может быть создан в любой среде, по которой перемещаются волны разной природы. Этот факт и использовали итальянские ученые. Для начала они взяли образец материала, проявляющего нелинейные оптические свойства. Упрощенно говоря, вещества, индекс преломления для которого меняется под воздействием излучения большой интенсивности.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ученые воздействовали на него лазером: по мере того, как пучок перемещался по материалу, возникала своего рода волна изменения индекса преломления — внутри нее он был намного выше, чем снаружи. Разница в оптических свойствах буквально запирала внутренность, создавая будто вывернутый наизнанку горизонт событий, внутрь которого излучение не могло пробраться. В нашем случае ориентация этой границы неважна, важно, что она теоретически создает те же условия для появления излучения из виртуальных пар частиц.

И действительно, Бельджорно с коллегами вскоре зафиксировали подобное: помимо 1055-нанометрового излучения самого ИК-лазера, который они использовали, было зафиксировано излучение на 850 нм и под теми углами, которые предсказывал расчет для излучения Хокинга.

Конечно, еще потребуется немало потрудиться, чтобы со стопроцентной надежностью отсечь другие возможные источники этого излучения — флуоресценцию, эффект Вавилова-Черенкова и прочее. Но если наблюдение подтвердится, это будет крайне важным событием. Хотя бы потому, что излучение Хокинга раскрывает и механизм гибели черных дыр через испарение и возможное образование странных частиц-максимонов. Подробнее об этом можно прочесть в нашей популярной статье «Удивительная история черных дыр».

Загрузка статьи...