Команда з Ноттінгемського університету, Англія, зробила значний крок вперед у дослідженні чорних дір, створивши симулятор чорної діри за допомогою гігантського “квантового вихору” в надтекучому гелії. Цей прорив, детально описаний у публікації на порталі попередніх публікацій arXiv, має на меті розгадати складний взаємозв’язок між класичною теорією гравітації і квантовою механікою в чорних дірах.
В основі симулятора лежить надтекучий гелій, обраний за його надзвичайно низьку в’язкість, приблизно в 500 разів меншу, ніж у води. Ця властивість дозволяє гелію безперешкодно текти, створюючи оптимальні умови для спостереження рідкісних квантових явищ. Дослідники створили великомасштабний вихор, активувавши пропелер в основі контейнера з гелієм. Цей вихор, діаметром у кілька міліметрів, значно більший за інші стабільні вихори, які раніше створювалися у квантових рідинах.
У квантових рідинах обертання відбувається в дискретних одиницях, відомих як кванти, які по суті є міні-вихорами. Завдання полягало в тому, щоб стабілізувати ці кванти, коли вони накопичуються у великій кількості. Команда з Ноттінгема успішно об’єднала приблизно 40 000 квантів, щоб сформувати один експансивний вихор.
Цей експеримент віддзеркалює складну динаміку, яка відбувається в глибокому космосі, зокрема навколо чорних дір, що обертаються, у меншому і більш контрольованому масштабі. Космічні поля взаємодіють з чорними дірами, що призводить до складних явищ, які важко вивчати через їхню віддаленість та екстремальність. Лабораторна модель дозволила детально спостерігати і аналізувати ці взаємодії.
Одним із ключових результатів є розуміння режиму резонансу чорних дір, критичної фази, що настає після злиття двох чорних дір. Під час цієї фази новоутворена чорна діра випромінює гравітаційні пульсації, подібні до коливань дзвону після удару, оскільки вона стабілізується в новому стані. Спостереження цього резонансного режиму в лабораторії є значним кроком вперед. Чорні діри відіграють ключову роль у формуванні Всесвіту і є точкою очевидної суперечності між загальною теорією відносності Ейнштейна та квантовою теорією поля. Моделювання цих явищ на Землі може допомогти вирішити ці розбіжності.
Професор Сільке Вайнфуртнер, провідний автор дослідження, підкреслила універсальність цих фізичних процесів і математичних моделей, що дозволяє припустити більш широке застосування їхніх висновків. Підхід команди підкреслює силу аналогових експериментів у розумінні складних космічних явищ. Ця інноваційна робота відкриває нові двері в дослідженні чорних дір, пропонуючи унікальний земний погляд на загадкові космічні явища.