Vedci prvýkrát vytvorili „kvantové tornádo“, ktoré im umožňuje v laboratóriu simulovať čierne diery
Výskumníci vytvorili po prvýkrát kvantový vír, ktorý niesol podobnosť s tým, čo sa deje okolo čiernej diery vo vesmíre.
Čierne diery sa považujú za najbizarnejšie objekty vo vesmíre. Ich enormnej gravitačnej sile neunikne ani svetlo, kvôli čomu nemáme žiaden spôsob ako zistiť, čo sa nachádza vo vnútri.
Astrofyzici niečo o čiernych dierach vedia, no veľa sa ukrýva pod rúškom tajomstva. Vo svojej novej práci ale vedci z University of Nottingham po prvýkrát vytvorili obrovský “kvantový vír”, ktorý napodobňuje správanie čiernej diery. Tento jedinečný výskum im dovolil detailnejšie preskúmať, ako čierne diery interagujú so svojim prostredím a ako fungujú.
Vytvorené kvantové tornádo výskumníci považujú za novú experimentálnu platformu. Vír vytvorili v supratekutom héliu schladenom na najnižšiu možnú teplotu, akú vieme v laboratóriu dosiahnuť. Tu si všimli, že kvantové tornáda napodobňujú gravitačné podmienky, aké nachádzame v blízkosti rotujúcich čiernych dier.
“Použitie supratekutého hélia nám dovolilo skúmať drobné vlny na povrchu oproti predchádzajúcim experimentom s héliom. Viskozita supratekutého hélia je extrémne malá, čiže sme dokázali naozaj detailne preskúmať interakcie tornáda a porovnať ich s našimi teoretickými projekciami,” vysvetlil doktor Patrik Svancara, vedúci výskumu.
Pre potreby práce vedci navrhli kryogenetický systém, ktorý dokáže uskladniť niekoľko litrov supratekutého hélia, pri teplotách blížiacich sa absolútnej nule. Pri takto extrémnej teplote získava tekuté hélium neobvyklé kvantové vlastnosti. Tie dovoľujú formácií obrovských vírov, čo by v iných kvantových tekutinách nebolo možné.
Nový model čiernych dier
Supratekuté hélium sa skladá z drobných objektov, ktoré sa nazývajú kvantové víry. Tie sa typicky od seba vzďaľujú. V rámci štúdie sa však vedcom podarilo desaťtisíce týchto kvantových objektov spojiť do jedného kompaktného objektu, ktorý pripomína malé tornádo.
Neprehliadnite
V tomto bode si autori všimli, že prúdenie kvantového víru nesie veľa podobností s gravitačným vplyvom čiernych dier na časopriestor okolo nich. Nová štúdia touto cestou otvára dvere k novým typom simulácií.
“Prvé náznaky fyziky čiernych dier sme začali objavovať v našich prvotných experimentoch, ešte v roku 2017. V tej dobe išlo o prelom pri chápaní niektorých bizarných fenoménov, ktoré je extrémne náročné, ak nie priam nemožné, študovať. S našim sofistikovanejším experimentom posúvame náš výskum na novú úroveň,” vysvetľuje spoluautor štúdie Silke Weinfurtner.
Výskumníci sa posúvajú bližšie k predpovedaniu toho, ako sa kvantové polia správajú v zakrivenom časopriestore okolo čiernych dier. Hoci ide o výrazný krok k pochopeniu najzáhadnejších objektov vesmíru, mnohí vedci veria, že na úplné pochopenie čiernych dier potrebujeme novú teóriu, ktorá by dokázala zlúčiť dve špičkové teórie, ktoré fungujú vo svojom obore, no dokážu popísať len svoju “polovicu” vesmíru. Nová teória všetkého by mala zlúčiť svet kvantovej mechaniky a Einsteinovej relativity.
Predpokladá sa, že v srdci čiernych dier leží singularita, jeden jediný bod bez rozmerov. V tomto prípade sú čierne diery kvantové objekty, no zároveň podliehajú aj zákonom relativity, ako gigantické kozmické telesá.
Komentáre