Искусственная
черная дыра для акустических волн получена в результате экспериментов
по изучению излучения Хокинга. Астрофизическая черная дыра образуется в
результате коллапса вещества в точку, называемой сингулярностью.
Гравитационное притяжение черной дыры настолько велико, что ее
окрестности не может покинуть ни один объект. Эта граница,
непреодолимая даже для света, называется горизонтом событий. Более 30
лет назад Стивен Хокинг (Stephen Hawking) предположил, что черные дыры
несмотря ни на что все-таки должны излучать. Это излучение, названное
его именем, представляет собой результат флуктуаций частиц и античастиц
вблизи горизонта событий. По версии Хокинга, велика вероятность того,
что одна частица из пары частица-античастица будет притянута дырой, а
другая останется свободной. Поток этих свободных частиц и пытаются
смоделировать ученые. Кроме этого, захваченная античастица должна
аннигилировать с веществом самой черной дыры. Таким образом должен
наблюдаться эффект «испарения» черной дыры.
Исследователи из
израильского технологического института в Хайфе (Israel Institute of
Technology in Haifa) во главе с Джефом Стейнхауером (Jeff Steinhauer)
получили первое документальное подтверждение существования излучения
Хокинга. Эксперимент проводился с конденсатом Бозе-Энштейна – особым
состоянием вещества, которое характеризуется проявлением квантовых
эффектов на макроуровне. Ученые охладили 100 тыс. атомов рубидия до
температуры на несколько миллиардных долей градуса выше абсолютного
нуля и заключили их в магнитную ловушку. С помощью лазеров
исследователи создали такую разность потенциалов, чтобы атомы рубидия
стали двигаться быстрее, чем звук в этой среде. Состояние
сверхзвукового потока длилось всего 8 милисекунд, но за это время в
среде образовалась «акустическая черная дыра», способная «удерживать»
звук. Роль пары частица-античастица в «акустической черной дыре»
выполняют пакеты или кванты вибраций, называемые фононами. Однако для
регистрации излучения Хокинга экспериментаторам еще далеко. По мнению
Стейнхауера для этого необходимо разогнать атомы в десятки раз быстрее.
