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人造聲波黑洞溫度首次測得 有望證實霍金輻射理論
http://hyzc.net 2019-06-04 11:21 科技日報   【
 

  斯蒂芬·霍金首先提出黑洞(圖示)并非全黑,而是會發出微弱的粒子霧——霍金輻射。現在,科學家測量了一個在實驗室中制造的聲波黑洞的溫度。圖片來源:《科學新聞》

  據英國《科學新聞》周刊網站近日報道,以色列科學家在最新一期《自然》雜志撰文稱,他們首次測量了實驗室制造出來的聲波黑洞(捕捉聲音而非光線)的溫度,結果與“霍金輻射”理論預測一致,有望證明該理論的正確性。

  霍金輻射理論稱,黑洞并非真的全黑,相反,一小撮粒子會從黑洞邊緣流出,黑洞的溫度取決于黑洞的大小。這種霍金輻射非常微弱,無法在真正的黑洞中被觀察到。為了制造出聲波黑洞,研究人員將超冷的銣原子冷卻到玻色—愛因斯坦凝聚態,并使它們流動。類似于黑洞的引力會捕獲光,流動的原子也會防止聲波逃逸。

  研究人員解釋稱,霍金輻射來自量子粒子對。通常,這些粒子會立即相互湮滅。但在黑洞邊緣,如果一個粒子掉進去;另一個粒子就會逃逸,產生霍金輻射。在聲波黑洞中出現了類似的情況:成對聲子一個落入黑洞,而另一個逃逸。

  他們對逃逸聲子和落入黑洞聲子進行測量,估算出黑洞的溫度為0.35億分之一開氏度。論文作者、以色列理工學院物理學家杰夫·施泰因豪爾說:“這一結果與霍金理論的預測非常一致。”

  在霍金輻射理論提出之后,“黑洞信息悖論”也隨之而來。量子力學認為,信息永遠不會消失;但霍金輻射理論認為,逃離黑洞的粒子會慢慢摧毀黑洞的質量,經過很長一段時間后,黑洞會消失,其內的信息也會隨之煙消云散。

  研究人員稱,新研究能否幫助科學家解決信息悖論還是個未知數,這一難題的最終解決可能需要一種將引力和量子力學結合起來的名為“量子引力理論”。但這一理論不適用于聲波黑洞,因為它們不是由引力產生的。施泰因豪爾說:“我們必須在真正的黑洞而非模擬黑洞中解決信息悖論。”

  總編輯圈點

  人類目前很難直接觀測黑洞,又沒法造出黑洞,不過,施泰因豪爾想了個主意——模擬黑洞。他在實驗室造了一個人工吸收聲音的系統,讓聲音無法從介質中逃脫,這也就是所謂的聲波黑洞。幾年前他就發現,從聲波黑洞中逃逸出來的聲子,是相互關聯的配對聲子中的一個,也就是發現了霍金輻射的聲學類似物。現在,他又估算出了黑洞的溫度,和霍金的理論預測非常一致。類比研究很有意思,當然科學家還是期待在有更多積累之后,能在真正的黑洞附近測量這些物質。

  【責任編輯:孫菁陽】 【打印】【關閉】 
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