Экспериментаторы смоделировали чёрную дыру в бассейне с водой
Даже у явлений космического масштаба есть свои земные аналоги: упругие волны в жидкости во многом ведут себя подобно волнам света в пространстве. Международная группа учёных использовала это свойство воды для того, чтобы понять, существует ли в действительности излучение Хоукинга или нет.
Напомним, что это излучение – испускание частиц чёрными дырами – до сих пор не подтверждено наблюдениями.
Оказалось, что чёрная дыра действительно не совсем «чёрная» и теоретически может излучать.
Профессор Ульф Леонардт (Ulf Leonhardt) из университета Сент-Эндрю (University of St. Andrews) и доктор Жермен Руссо (Germain Rousseaux) из университета Ниццы (Universite Nice) устроили симуляцию чёрной дыры в гидродинамической лаборатории Genimar.
Эта установка обычно используется для анализа влияния морских волн на береговую линию или для тестирования прочности субмарин.
Основная установка лаборатории Genimar представляет собой волновод длиной 31 метр с водяным насосом на одном конце и установкой по созданию волн на другом (фотография с сайта genimar.fr).
Схема проведённого эксперимента выглядит примерно так: мощный насос на одном конце искусственного канала создаёт давление, которое гонит воду к генератору волн на противоположном конце. Направление распространения волн – против течения воды.
Несколько месяцев команда учёных снимала на видеокамеру возникающие в волноводе эффекты, варьируя скорость потока и параметры волн. Они надеялись, это даст ключ к пониманию того, что может происходить у горизонта событий: чёрные дыры напоминают космическую раковину, куда «стекается» материя, подобно воде из кухонного крана.
Чем ближе она оказывается к горизонту событий, тем выше скорость «слива».
Именно такие условия исследователи решили воспроизвести в лаборатории, а горизонт событий в данном случае – место, где массы воды начинают двигаться быстрее волн, не давая им распространяться против течения.
В ходе изучения записанных на камеру гидродинамических эффектов удалось найти подтверждение теоретическому предсказанию Хоукинга. Были зафиксированы так называемые «антиволны» – эти объекты учёные ассоциируют с гипотетически возникающими на условной границе поверхности чёрных дыр античастицами.
Чёрную дыру можно сравнить с рекой, которая всегда ускоряет свой бег на пути к водопаду.
То место, где скорость потока превышает скорость распространения волн, можно назвать горизонтом событий. То есть в какой-то точке скорость реки (материи, которую «засасывает» в чёрную дыру) превышает скорость распространения волн (гипотетическую скорость света).
Что же происходит в этот волнующий момент? Согласно результатам гидродинамических опытов — появляются «антиволны» с противоположными обычным волнам характеристиками.
В этом месте даже рыбки не в силах противостоять движению потока-материи (иллюстрация с сайта st-andrews.ac.uk).
Конечно, поток воды не создаёт античастицы, но он может создавать антиволны. Частицы воды в обычной волне колеблются вверх-вниз, и эти колебания распространяются по ходу волны, тогда как антиволны ведут себя противоположным образом.
Мы определённо наблюдали эти волны «отрицательной частоты», — говорит профессор Леонардт.
Впрочем, он же добавляет, что полученные результаты не совсем согласуются с теорией и астрофизикам ещё предстоит проделать большой путь, чтобы понять, что происходит вблизи горизонта событий. Хотя бы на примере таких простых эффектов.
Читайте также о свете с отрицательной скоростью и предположительном создании чёрной дыры, показавшей излучение Хоукинга.
ВЛОГ Бесимся в БАССЕЙНЕ с надувным НЕМО | +32 в тени | Приколы в бассейне 29.07.2017
