在诺丁汉大学,西尔克·温弗特纳教授正在进行开创性的实验,揭示了控制黑洞的复杂物理定律。她正在一个高科技浴缸中进行这样的实验。
据《卫报》报道,Weinfurtner教授是模拟重力领域的先驱,该领域将描述地球上流体系统的数学与宇宙中发现的极端环境进行了类比。她相信,通过在一个大型高科技浴缸中研究现象,她可以解开黑洞的奥秘。
Weinfurtner教授的团队已经使用浴缸装置来探索霍金辐射,理论上黑洞通过这个过程逐渐蒸发和消失。现在,他们正在开发一种更先进的模拟器,以更深入地了解黑洞的行为。
这里所讨论的概念是,流体沿着堵塞孔的流动模拟了由黑洞强烈的引力场引起的时空弯曲。Weinfurtner教授强调,物理学的基本原理是普遍的,如果数学一致,物理学也应该遵循。她认为这些类似物是大自然的礼物,为研究引力场和量子场之间的相互作用提供了机会——这是一个吸引了物理学家一个世纪的探索。
虽然引力理论和量子力学理论在各自的领域已经被证明是成功的,但将它们结合起来解释黑洞的行为被证明是难以捉摸的。在黑洞中,巨大的质量集中在一个无限小的空间中,在缺乏统一理论框架的碰撞中将这两个世界结合在一起。
在Weinfurtner教授的新浴缸装置中,超流氦钟罩内的一个小漩涡代表黑洞。冷却到惊人的-271°C时,氦表现出量子效应。
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与可以以任何速度旋转的水不同,氦涡旋只能以固定的值旋转。氦表面的涟漪,由激光和高分辨率相机持续跟踪,模拟接近黑洞的辐射。
接下来的研究将集中在一种被称为“超辐射”的现象上,该现象预测黑洞附近的辐射会以比进入黑洞时更多的能量向外偏转,从而导致能量的提取和黑洞旋转的逐渐放缓。虽然这种现象只是理论上的,但Weinfurtner教授认为,旋转黑洞可能会表现出类似于在超流氦中观察到的量子效应。
此外,模拟器可以帮助预测霍金辐射和黑洞合并产生的引力波信号,这些信号可以被LIGO引力波探测器等仪器探测到。