과학

실험실에서 생성된 블랙홀은 스티븐 호킹이 생각했던 것과 똑같은 이상한 일을 합니다.

2024

무언가가 물리학을 산산조각낼 때, 당신은 양자 영역, 블랙홀, 웜홀 및 여러 SF 영화의 스타였던 기타 것들이 거주하는 곳입니다. 양자 영역에 사는 것은 (아직) 존재하는 것으로 입증되지 않았거나 존재한다면 이상하게 행동합니다.

블랙홀은 종종 그 영역으로 모험을 떠납니다. 이 붕괴된 별들(적어도 대부분은 그렇다)로 우주선을 날릴 수 없기 때문에(다시는 보고 싶지 않은 경우가 아니라면), 한 물리학자는 별에 가까이 다가가는 가장 좋은 방법은 문자 그대로의 현미경을 사용하는 것이라고 결정했습니다. 제프 스타인하우어는 블랙홀이 故 스티븐 호킹이 이론화한 것처럼 입자를 방출하는지 여부를 알고 싶었습니다. 이 거대괴수 중 하나는 실험실에 들어갈 수 없기 때문에 그와 그의 연구팀은 바로 여기 지구에서 하나를 만들었습니다.

우리는 호킹 복사 음파가 들어오고 나가는 것을 어떻게 보는지 이해해야 합니다. 자연 물리학 , SYFY WIRE에 말했다. 그들은 매우 경미해야합니다. 실제 블랙홀에서 나오는 이 복사를 보는 것은 너무 약하고 다른 복사 소스에 의해 완전히 압도될 것입니다. 이것이 우리가 아날로그 시스템에서 그것을 보고 싶어하는 이유입니다.

이 블랙홀 유사체는 위의 것과 같은 NASA 이미지에서 볼 수 있는 장관의 소용돌이치는 것과는 대조적으로 튜브에 가깝습니다. 어쨌든, 그러한 괴물 블랙홀 주변의 빛 쇼는 실제로 그것이 삼키는 모든 먼지, 가스 및 기타 별 재료에 불과합니다. Steinhauer의 팀은 전체가 필요하지 않았습니다. 강착 디스크 . 그들은 단지 양자 얽힌 입자 중 하나가 중대한 전환점 호킹이 예측한 대로 탈출할 것이다. 양자 얽힘은 두 입자가 시간과 공간에 관계없이 정확히 같은 방식으로 행동한다는 것을 의미합니다.

블랙홀이 광자를 우주로 다시 방출한다는 이론을 세운 스티븐 호킹(Stephen Hawking). 크레딧: Frederick M. Brown/게티 이미지

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한 쌍의 얽힌 입자 중 하나가 너무 멀리 가서 사건의 지평선을지나갔지만 다른 하나는 돌아올 수 없는 지점의 가장자리에 머물렀을 때 결국 우주로 다시 방출될 것입니다. 이것은 호킹 방사선입니다. 로 만들어진 아날로그 블랙홀에서 루비듐 연구원들은 루비듐 원자가 음속보다 빠르게 확대되기 때문에 블랙홀이 우주에서 먹는 광파를 음파로 대체하여 사건의 지평선에 도달하는 음파는 결코 탈출할 수 없습니다. 그러나 다른 얽힌 음파는 가스 흐름이 훨씬 느리고 이동할 수 있는 이벤트 지평선 외부에 있을 것입니다.

스타인하우어는 '우리는 블랙홀 내부와 외부에서 상관관계가 있는 무언가를 찾아야 했다'고 말했다. 블랙홀 내부에 약간의 파동이 있을 때마다 블랙홀 외부에도 파동이 발생하며 수천 번을 반복해야 했습니다. 내부의 파동과 동시에 나오는 파동을 계속 찾아야 합니다.

아날로그 블랙홀을 촬영한 카메라는 순식간에 파괴되기 때문에 아날로그는 계속해서 재생산되어야 했습니다. 이들 각각은 길이가 약 0.1밀리미터이고 약 8,000개의 원자로 이루어져 있습니다. 이것이 얼마나 믿을 수 없을 정도로 작은지 정확히 알기 위해, 이 문장의 끝에 있는 마침표에는 적어도 10억 개의 원자가 있습니다. 새로운 아날로그가 만들어질 때마다 팀은 한 파동이 평평한 수평선을 향해 움직이고 다른 파동이 이미 지나간 음파 쌍을 찾아야 했습니다. 루비듐 가스는보다 빠르게 흐릅니다. 소리의 속도 우주의 블랙홀이 짓누르는 중력이 임박한 운명을 의미하는 것처럼 음파 중 하나가 터지지 않도록 방지합니다.

반복해서 사진을 찍는 것이 증명된 것은 호킹 복사가 일정하다는 것이었습니다. 팀은 이러한 모든 음파 쌍이 어떻게 행동하는지 간에 충분한 상관 관계를 찾기 위해 너무 많은 데이터가 필요했습니다. 그들이 매번 같은 일을 했다는 것이 밝혀졌기 때문에 호킹이 옳았습니다. 적어도 이 실험은 그가 옳았다는 것을 증명했습니다. 우리가 상상할 수 있는 것보다 더 기술적으로 진보된 망원경으로 우주의 블랙홀을 연구하는 방법을 찾을 수 있을 때까지 호킹과 같은 이론적 연구는 이것이 실제 블랙홀에서 일어날 가능성이 있는지 여부를 뒷받침해야 합니다. Steinhauer는 다음과 같이 더 나아가기를 원합니다. 양자 중력 .

나는 양자 중력을 고려하기 위해 호킹의 계산을 넘어서고 싶다고 그는 말했다. 일반 상대성 이론에 따르면 물체의 질량을 알면 일반 중력을 알 수 있습니다. 양자 중력은 모든 양자 역학 시스템과 마찬가지로 무작위성을 가지고 있습니다. 나는 또한 호킹 복사가 공기 분자가 소리를 산란시키는 것과 같은 것과 어떻게 유사한지 알고 싶습니다.