Группа ученых из Техниона (Израильского технологического института в Хайфе) создала «звуковую черную дыру» — объект, откуда звуковые волны не могут выбраться точно так же, как свет не может выйти из «обычной», астрофизической черной дыры.
«Мы создали аналог черной дыры в конденсате Бозе-Эйнштейна. В этой звуковой черной дыре звуковые волны, так же, как световые (в «обычной» дыре) не могут выйти за горизонт событий», — говорится в статье исследовательской группы под руководством Джеффа Штейнхойера (Jeff Steinhauer), размещенной в электронной библиотеке Корнэллского университета.
«Обычные» черные дыры образуются на конечной стадии эволюции массивных звезд. Когда термоядерные реакции «выжигают» все «горючее» звезды, сила газового давления не может больше противостоять гравитации и светило «схлопывается», возникает черная дыра. Ее гравитация столь высока, что оторваться от нее можно только превысив скорость света. Никакое излучение или объект не может выйти из черной дыры, преодолеть горизонт событий — сферу, где вторая космическая скорость становится равна световой.
Группа Штейнхойера создала такую же «ловушку» для звуковых волн в конденсате Бозе-Эйнштейна. Так называют состояние сверхохлажденного газа, в котором большое число атомов достигает минимальной энергии и квантовые эффекты начинают проявляться на макроуровне.
В этом экзотическом веществе ученые создали поток с нарастающей скоростью, а горизонтом событий в «звуковой» черной дыре стала граница, где эта скорость становилась сверхзвуковой.
Некоторые сайты подробно описывают процесс получения звуковой черной дыры. «Чтобы получить звуковую черную дыру, учёные, под руководством Джеффа Штейнхойера, сначала создали конденсат Бозе-Эйнштейна. Для этого они охладили до очень низкой температуры (50 нанокельвинов) облако атомов рубидия-87 (общим количеством несколько тысяч) и «поймали» его с помощью магнитного поля.
Разделив облако на две части, физики получили пространство «инверсии плотности», в котором плотность настолько низкая, что атомы могут перетекать из одной части облака в другую практически беспрепятственно со скоростью около трех миллиметров в секунду, что в данном случае в четыре раза выше скорости звука. Процесс занимает не более чем 8 миллисекунд, в течение которых и существует звуковая чёрная дыра.
Атомы рубидия «перебегают» из одной части в другую со сверхзвуковыми скоростями, в результате попадающие в эту же часть пространства (своеобразный горизонт событий) звуковые волны не могут его покинуть, так как тут же увлекаются сверхзвуковым потоком, так же как рыбы, которые не способны противостоять сильному течению реки.
Это, конечно, не настоящая черная дыра, так как свет по-прежнему может пройти сквозь пространство инверсии плотности не задерживаясь».
Отметим, что впервые звуковые черные дыры были предсказаны ещё в 1980-х канадским физиком Уильямом Унру (William Unruh). Однако израильтяне впервые создали их в лабораторных условиях.
Кроме того, ученые проанализировали аналог процесса «испарения» черных дыр — эффект, предсказанный и описанный величайшим физиком в мире, британцем Стивеном Хокингом (Stephen William Hawking), еще в 1974 году. В соответствии с ним, пары частица-античастица вблизи черной дыры могут разойтись у черной дыры так, что одна из них попадет за горизонт событий, а другая уйдет, унося энергию. Теоретически это, еще не выявленное в реальности, излучение должно исходить от горизонта событий настоящей черной дыры.
Существование этого излучения Хокинга и пытается доказать группа Джеффа Штейнхойера на примере звуковой черной дыры. По их мнению, похожие процессы в звуковой черной дыре происходят с фононами — квазичастицами, представляющими собой кванты колебательного движения. А аналогом излучения Хокинга в случае звуковой черной дыры могло бы стать некоторое количество «сбежавших» фононов, которые вполне можно зафиксировать.
Это не докажет полностью, конечно, существование «лучей Хокинг
