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黑洞不黑 粒子“只进不出”理论有望打破

导读: 量子理论认为,能量的大幅波动可能会在瞬间发生,这意味着宇宙真空并不空,而是会发生涨落,在瞬间凭空产生一对正反虚粒子,然后又彼此湮灭,瞬间消失,以符合能量守恒。如果粒子—反粒子对正好出现在黑洞视界(即黑洞的边缘)附近,又将如何?

  OFweek光学网讯:利用超冷流体将声波困住,以色列科学家在实验室中创造出了一个能发出霍金辐射的类黑洞。所谓霍金辐射,就是预测中的因量子力学效应而能够逃脱黑洞的粒子。这项发表在《自然·物理学》杂志上的重要成果有朝一日可望帮助解决黑洞“信息悖论”问题——物理学家斯蒂芬·霍金40年前预言,黑洞并不是全黑的,有少量的辐射能够摆脱黑洞的强大引力,问题由此产生:编码在辐射中的信息是否也能一并逃脱?

  黑洞不黑,可能会有粒子逃出

  量子理论认为,能量的大幅波动可能会在瞬间发生,这意味着宇宙真空并不空,而是会发生涨落,在瞬间凭空产生一对正反虚粒子,然后又彼此湮灭,瞬间消失,以符合能量守恒。如果粒子—反粒子对正好出现在黑洞视界(即黑洞的边缘)附近,又将如何?

  黑洞一向以“只进不出”著称,引力强大到连光都无从逃脱。但按照霍金的推想,粒子对除了一起湮灭,或者一起落入黑洞,也可能存在第三种情况:粒子对发生了分离,一个被吸进黑洞,另一个却以霍金辐射的方式逃逸出来。在外界看,这就像黑洞发射粒子一样,这一理论也在很大程度上改变了人们对于黑洞的认知。

  不过,天体物理学家至今尚未检测到宇宙黑洞所发出的霍金辐射。而另一种验证霍金理论的方法,就是在实验室中模拟视界。

  实验室中“困住”声波,演示类霍金辐射现象

  为此,以色列理工学院物理学家杰夫·斯坦豪尔带领团队开始了实验室研究。据《自然》杂志网站近日报道,他们将一团铷原子冷却到比绝对零度高出不到10亿分之一摄氏度,在这样的低温下,铷原子紧密排列,表现得如同一个单一的、流动的量子物体,让研究人员更易操控。低温也确保这种玻色—爱因斯坦凝聚态的流体能够提供一个无声的介质,让量子波动产生的声波从中通过。

  接下来,斯坦豪尔利用激光操控超冷流体,使其速度快于音速。就像游泳的人在水中对抗着强大的水流,声波也要逆着流体的方向前进,如同被“困住”一样。超冷流体也因此变成了一个万有引力视界的替代物。

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