В лаборатории ученые создали “квантовый торнадо”, имитирующий искривленное пространство-время чёрных дыр. Этот эксперимент был осуществлён коллективом исследователей из Университета Ноттингема, Королевского колледжа Лондона и Ньюкаслского университета в Англии. Цель эксперимента – создать аналог чёрной дыры в лабораторных условиях, что позволило бы глубже понять процессы, происходящие вблизи этих космических объектов.
В основе эксперимента лежит использование вихрей в жидкостях, которые могут имитировать поведение материи вблизи чёрных дыр. Ученые решили улучшить предыдущий метод, разработанный в Лаборатории чёрных дыр в Университете Ноттингема, где вихрь в специально сконструированной водяной ванне демонстрировал явление суперрадиации, известное в окрестностях чёрных дыр.
На этот раз исследователи использовали сверхтекучий гелий, охлажденный до крайне низкой температуры в -271 °C. Сверхтекучие жидкости обладают почти нулевой вязкостью, что позволило с высокой точностью изучать поверхностные волны и их взаимодействие с “сверхтекучим торнадо”. Эксперименты подтвердили, что система имитирует гравитационные условия, аналогичные тем, что наблюдаются около вращающихся чёрных дыр.
Особенностью использования сверхтекучего гелия является его способность демонстрировать квантовые свойства при очень низких температурах. В условиях эксперимента ученым удалось ограничить квантовые вихри, создав компактный объект, напоминающий маленький торнадо с рекордной силой вихревого потока в области квантовых жидкостей.
Результаты этой работы могут расширить понимание физики чёрных дыр, которые несмотря на продолжающиеся открытия, по-прежнему хранят множество тайн для астрофизиков. Силке Вайнфуртнер, руководитель исследования, отметила, что это исследование поднимает на новый уровень понимание явлений, которые часто невозможно к изучать стандартными методами, и может в будущем помочь предсказать поведение квантовых полей в искривлённых пространствах-временах вокруг астрофизических чёрных дыр.
Исследование опубликовано в журнале Nature и открывает новые горизонты для изучения одного из самых загадочных явлений Вселенной.