福昕翻译

>

探索太空,中英翻译

研究人员观察到模拟黑洞中的静止霍金辐射
由英格丽(Ingrid Fadelli) 黑洞是太空中引力非常强的区域-如此之强,以至于没有任何东西能够进入其中,包括光。理论预测表明,黑洞周围有一个半径,称为事件视界。一旦事物超过了事件视界,它就再也无法逃脱黑洞,因为重力接近中心时会变得更强。 理论物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)预测,虽然没有任何东西可以从它们内部逸出,但黑洞会自发地发出有限的光,这就是霍金辐射。根据他的预测,这种辐射是自发的(即,它是一无所有),并且是固定的(即,其强度不会随时间变化很大)。 以色列以色列理工学院的研究人员最近进行了一项旨在检验霍金理论预测的研究。更具体地说,他们检查了在实验室环境中创建的“人造黑洞”中的霍金辐射是否相等。 进行这项研究的研究人员之一杰夫·斯坦豪(Jeff Steinhauer)对Phys表示:“如果进入事件视界,就连光也无法逃脱。” “鹰嘴辐射刚好在事件视界之外开始,光线几乎无法散发出去。这真是奇怪,因为那里什么都没有;它是空的空间。然而,这种辐射是从零开始的,出射并朝着地球传播。” Steinhauer和他的同事创造的人造黑洞长约0.1毫米,是由由8000个atoms原子组成的气体制成的,而atoms原子的数量相对较少。研究人员每次拍摄照片时,黑洞都会被破坏。为了观察其随时间的演变,他们必须制作黑洞,对其进行拍照,然后再创建一个黑洞。这个过程重复了很多次,持续了几个月。 研究人员创建的模拟黑洞。图片来源:Kolobov等。 模拟黑洞发出的霍金辐射是由声波而不是光波构成的。atoms原子的流动速度快于声速,因此声波无法到达事件视界并从黑洞逸出。但是,在事件范围之外,气体流动缓慢,因此声波可以自由移动。 Steinhauer解释说:“ The的流动速度比声音的速度快,这意味着声音不能逆流而行。” “假设您试图逆流而行。如果流过的速度快于可游泳的速度,那么您就无法前进,您会被推回去,因为水流的移动速度太快且方向相反,所以您就是卡住了。这就是卡在黑洞中,然后试图从内部到达事件视界的感觉。” 根据霍金的预测,黑洞发出的辐射是自发的。在之前的一项研究中,Steinhauer和他的同事们能够在他们的人造黑洞中证实这一预测。在他们的新研究中,他们着手研究黑洞发出的辐射是否也静止(即,如果它随时间保持不变)。 Steinhauer说:“黑洞应该像黑体一样辐射,这实际上是一个温暖的物体,它会发出恒定的红外辐射(即黑体辐射)。” “霍金建议黑洞就像规则的恒星一样,恒星一直不断地辐射某种类型的辐射。这就是我们想要在研究中证实的,并且我们做到了。” 霍金辐射由成对的光子(即光粒子)组成:一个从黑洞中射出,另一个从黑洞中回落。当试图确定他们创建的模拟黑洞发出的霍金辐射时,Steinhauer和他的同事因此寻找相似的声波对,一个来自黑洞,另一个进入其中。一旦他们确定了这些声波对,研究人员便试图确定它们之间是否存在所谓的相关性。 “我们必须收集大量数据才能看到这些相关性,” Steinhauer说。“因此,我们进行了97,000次重复实验;总共进行了124天的连续测量。” 总体而言,这一发现似乎证实了黑洞发出的辐射是固定的,正如霍金所预测的那样。尽管这些发现主要适用于他们创建的模拟黑洞,但理论研究可以帮助确认它们是否也可以应用于真实黑洞。 “我们的研究还提出了重要的问题,因为我们观察了模拟黑洞的整个寿命,这意味着我们也看到了霍金辐射是如何开始的,” Steinhauer说。“在未来的研究中,人们可以尝试将我们的结果与对真实黑洞中发生的情况的预测进行比较,以观察'真实的'霍金辐射是否从零开始,然后如我们所观察到的那样积累。” 在研究人员进行实验的某个时刻,围绕模拟黑洞的辐射变得非常强,因为黑洞形成了所谓的“内部视界”。除了事件视界之外,爱因斯坦的广义相对论还预测了这种存在内部视界的角度,黑洞内部的半径勾勒出一个更靠近其中心的区域。 在内部视界内部的区域中,重力的牵引力要低得多,因此物体能够自由移动,而不再被拉向黑洞的中心。但是,它们仍然无法离开黑洞,因为它们无法以相反的方向(即,朝向事件地平线)穿过内部地平线。 “从本质上讲,事件视界是黑洞的外层球体,在它的内部,有一个称为内层视界的小球体,” Steinhauer说。“如果您跌入内层视线,那么您仍然会陷于黑洞中,但至少您不会感到陷入黑洞中的怪异现象。您将处于一个'更'正常'的环境中,因为引力会降低,所以您不会再有这种感觉了。” 一些物理学家已经预测,当模拟黑洞形成内部视界时,其发射的辐射会变得更强。有趣的是,这正是Technion研究人员创建的模拟黑洞中发生的情况。因此,这项研究可能会激发其他物理学家研究内部视界的形成对黑洞霍金辐射强度的影响。 点击:查看更多物理文章 查看更多关于太空探索文章 使用双语译文翻译功能 免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。 来源于:phys
2021-02-20 18:24:31
256