1974 년 Stephen Hawking은 그의 가장 유명한 예측 중 하나 인 블랙홀이 완전히 증발한다는 예측을했습니다.
Hawking의 이론에 따르면, 블랙홀은 완벽하게 "블랙"이 아니라 실제로 입자를 방출합니다. 호킹은이 방사선이 결국 충분한 양의 에너지와 질량을 블랙홀에서 떨어 뜨려 사라지게 할 수 있다고 믿었다. 이 이론은 사실이라고 널리 알려져 있지만 한 번 증명하기가 거의 불가능하다고 생각되었습니다.
그러나 처음으로 물리학 자들은 적어도 실험실에서이 어려운 호킹 방사선을 보여주었습니다. 현재의기구에 의해 우주에서 호킹 방사선이 감지 되기에는 너무 희미하지만 물리학 자들은 이제이 방사선을 음파와 우주에서 가장 차갑고 이상한 물질을 사용하여 생성 된 블랙홀 아날로그에서 볼 수있었습니다.
입자 쌍
블랙홀은 빛의 속도로 이동하는 광자조차도 탈출 할 수없는 매우 강력한 중력을 발휘합니다. 공간의 진공은 일반적으로 비어있는 것으로 생각되지만, 양자 역학의 불확실성은 진공이 물질-반물질 쌍으로 존재하거나 소멸하는 가상 입자로 대신 티밍되고 있음을 나타냅니다. (반물질 입자는 물질과 질량이 같지만 전하와 반대입니다.)
일반적으로 한 쌍의 가상 입자가 나타나면 즉시 서로를 소멸시킵니다. 그러나 블랙홀 옆에서, 다른 중력이 다른 공간으로 발사 될 때 블랙홀에 흡수 된 한 입자와 함께 극도의 중력이 입자를 잡아 당깁니다. 흡수 된 입자는 음의 에너지를 가지므로 블랙홀의 에너지와 질량이 줄어 듭니다. 이 가상 입자를 충분히 삼키면 결국 블랙홀이 증발합니다. 탈출 입자는 호킹 방사선으로 알려져있다.
이 방사선은 우주에서 관측하기가 불가능하기에 충분히 약하지만 물리학 자들은 실험실에서 측정 할 수있는 매우 창의적인 방법을 생각해 왔습니다.
폭포 이벤트의 지평선
물리학 자 Jeff Steinhauer와 하이파에있는 Technion-Israel Institute of Technology의 동료들은 Bose-Einstein 응축수라고 불리는 극도로 차가운 가스를 사용하여 블랙홀의 사건 지평, 아무것도 벗어날 수없는 보이지 않는 경계를 모델링했습니다. 이 가스의 흐르는 시내에서, 그들은 벼랑을 놓아 가스의 "폭포"를 만듭니다. 가스가 폭포 위로 흐르면 충분한 잠재적 에너지가 운동 속도로 바뀌어 소리 속도보다 빠르게 흐릅니다.
물질과 반물질 입자 대신에, 연구진은 가스 흐름에 한 쌍의 포논 또는 양자 음파를 사용했다. 느린 쪽의 포논은 폭포에서 멀리 떨어진 가스의 흐름에 대항하여 이동할 수 있지만 빠른 쪽의 포논은 초음속 가스의 "블랙홀"에 갇히지 않을 수 있습니다.
Steinhauer는 Live Science와의 인터뷰에서 "당신이 수영 할 수있는 것보다 더 빨리 흐르는 전류에 대해 수영을하려는 것과 같다"고 말했다. "당신은 앞으로 나아간 것 같은 느낌이 들지만, 실제로 되돌아 가고 있습니다. 그리고 그것은 블랙홀에서 벗어나려고하지만 중력에 의해 잘못된 방향으로 당겨지는 블랙홀의 광자와 유사합니다."
호킹은 방출 된 입자의 방사선이 연속적인 파장 및 에너지 스펙트럼에있을 것이라고 예측했다. 그는 또한 블랙홀의 질량에만 의존하는 단일 온도로 설명 할 수 있다고 말했다. 최근의 실험은 소닉 블랙홀에서이 두 예측을 확인했다.
파리-수드 대학교의 Laboratoire de Physique Théorique의 이론 물리학자인 Renaud Parentani는“이 실험은 여행의 힘이다. Parentani는 또한 이론적 인 각도에서 아날로그 블랙홀을 연구합니다. 그는 새로운 연구에 참여하지 않았습니다. "이것은 매우 정확한 실험입니다. 실험적인 측면에서 Jeff는 현재 블랙홀 물리학을 조사하기 위해 차가운 원자를 사용하는 세계 최고의 전문가입니다."
그러나 Parentani는이 연구가 "긴 과정의 한 걸음"이라고 강조했다. 특히, 본 연구는 포논 쌍이 양자 수준에서 상관 관계를 보여주지 않았는데, 이는 호킹의 예측의 또 다른 중요한 측면이다.
"이야기는 계속 될 것"이라고 Parentani는 말했다. "결국은 아니다."
