科學家首次在實驗室驗證「霍金輻射」是正確的!
1974年物理學家史蒂芬·霍金提出,當空間趨向絕對真空的過程中會產生虛粒子對,如果一個粒子對在黑洞附近形成,由於黑洞的引力場很強,導致配對誕生的正反粒子被扯開,其中一個粒子會墜入黑洞,另一個會逃離,從而產生這種輻射。這中輻射被稱為「霍金輻射」。
霍金輻射從未在太空中被直接觀測到,因為以目前的科學技術還不可行。然而它可以在實驗室環境中進行演示,例如,使用玻色-愛因斯坦冷凝物、水波、極化子或光。
今年早些時候,科學家利用光纖模擬黑洞。研究人員通過在聚焦激光束中捕獲8000個銣原子,利用一組超冷銣原子,把原子簇冷卻到僅僅比絕對零度高几十億分之一開爾文。它們也被稱為玻色—愛因斯坦凝聚物。
當這種冷凝物開始流動時,它會產生一種被稱為聲學黑洞的東西:捕獲聲音(聲子)而不是光(光子)。在能級較高的一端,冷凝物流動緩慢;反之,它流動加快。兩者之間存在著一個聲音的"事件視界"。
研究人員然後採用第二個激光器增加冷凝物一側的勢能。尖銳的過渡將較密集的區域(被認為是黑洞的外部)分開,較不密集的區域被認為是黑洞的內部。
當一對糾纏的聲子出現在聲音事件視界處時,一個聲子會被低速冷凝物推開——這就是聲學版的霍金輻射。
在實驗的一個區域,聲音的速度比銣原子的流動速度快,但在另一個區域,聲音的速度慢,使聲波只從急劇的轉變處傳播。這就是光在黑洞中的行為。研究小組發現,在實驗室創造黑洞的視界內,霍金輻射的信號與黑洞內外的聲波有關,從而證明斯蒂芬霍金黑洞預測是正確。
霍金輻射的意義
霍金輻射是量子效應的一種由黑洞散發出來的熱輻射。有了該理論就能說明如何降低黑洞的質量而導致黑洞蒸散的現象。
因為霍金輻射能夠讓黑洞失去質量,當黑洞損失的質量比增加的質量多的時候就會造成縮小,最終消失。而比較小的微黑洞的發散量通常會比正常的黑洞大,所以前者會比後者縮小與消失的速度還要快。
其次,通過霍金輻射為尋找黑洞提供了新的途徑。


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