«Квантовый вихрь»: ученые создали имитацию черной дыры

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, группа ученых Ноттингемского университета смоделировала экстремальные условия, предположительно существующие внутри черных дыр, создав гигантский квантовый вихрь в сверхтекучем гелии. Таким образом исследователи решили проверить фундаментальные аспекты физики и формирования Вселенной.

Проблема двух физик

Теория относительности Эйнштейна и квантовая теория поля — это два фундаментальных раздела современной физики, которые описывают различные аспекты Вселенной. Первая — гравитацию, а вторая — поведение материи и энергии на микроскопическом уровне.

Однако эти две теории, казалось бы, противоречат друг другу. Теория относительности предполагает, что пространство-время искривлено гравитацией, в то время как квантовая теория поля утверждает, что пространство-время является плоским. Объединить две теории какой-то более общей пока не удалось. Хотя очень похоже на то, что две физики «сливаются» в сингулярности (бесконечной плотности) черных дыр.

«Карманная» черная дыра

Но как проверить такое предположение? Исследователи наполнили контейнер сверхтекучим жидким гелием и поместили внутрь пропеллер для создания мини-торнадо. Таким образом им удалось создать квантовый вихрь. В абсолютном измерении довольно маленький — всего несколько миллиметров, но это по-настоящему гугенотские размеры в сравнении с теми вихрями, которые удавалось создавать ранее.

Квантовая жидкость

Особенность изучаемого вихря в том, что он является квантовым, то есть состоит из множества мини-вихрей, каждый из которых способствует вращению.

При этом он несет некоторый — строго ограниченный —момент вращения сам по себе. Ученым удалось объединить в едином вихре 40 000 таких квантовых мини-вихрей, что является ранее невиданным достижением.

При чем тут черная дыра

Казалось бы, все вышеописанное далеко от черной дыры. Но нет — аналогии (во всяком случае для ученых) прослеживаются. Дело в том, что при слиянии двух черных дыр или при поглощении черной дырой звезды или иного астрономического объекта, она также испускает волны, строго квантовые и подобные тем самым мини-вихрям.

Специалисты надеются, что изучение слияния мини-вихрей и формирования из них большого квантового вихря помогут понять аналогичные процессы в черных дырах.

The post «Квантовый вихрь»: ученые создали имитацию черной дыры appeared first on Русская семерка.