„Tornada cuantică” ajută la simularea găurilor negre în laborator

Găurile negre sunt obiecte aflate la limita teoriilor fizice, deci cu cât le înțelegem mai bine, cu atât ne putem testa mai bine cunoștințele despre Univers. Cum ne ajută tornada cuantică să facem acest lucru?

Deși găurile negre astrofizice sunt studiate în numeroase feluri, ar fi mult mai ușor să analizăm una în laborator. Din nefericire, dacă ar exista o gaură neagră într-un laborator, acest lucru ar duce la distrugerea acelui laborator și, probabil, a planetei, așa că oamenii de știință au găsit următorul cel mai bun lucru: au creat o simulare folosind tornada cuantică.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Atunci când heliul este răcit până la doar câteva grade peste zero absolut, devine un superfluid. În această stare, întregul lichid devine mecanic cuantic. Curge fără frecare, adică nu își pierde energia cinetică în timp ce se mișcă, și atunci când este amestecat, un superfluid poate forma vârtejuri care continuă să se rotească la nesfârșit, explică IFL Science.

Cum ajută tornada cuantică la simularea găurilor negre?

„Heliul superfluid conține obiecte mici numite vârtejuri cuantice, care au tendința de a se separa unul de celălalt. În configurarea noastră, am reușit să reținem zeci de mii de astfel de cuante într-un obiect compact care seamănă cu o mică tornadă, realizând un flux de vârtejuri cu o forță record în domeniul fluidelor cuantice”, a declarat autorul principal al articolului, dr. Patrik Svancara, de la Școala de Științe Matematice a Universității din Nottingham (Anglia).

Găurile negre au fost simulate în laborator cu ajutorul apei și a undelor sonore, dar utilizarea heliului superfluid le permite acestora să fie mai aproape de realitate și asta i se datorează lipsei de frecare. Aceasta este o modalitate mai realistă de a simula spațiu-timpul și găurile negre.

„Utilizând heliul superfluid, am putut studia valuri de suprafață mici într-un detaliu și acuratețe mai mari decât cu experimentele noastre anterioare în apă. Deoarece vâscozitatea heliului superfluid este extrem de mică, am putut investiga meticulos interacțiunea cu tornada superfluidă și să comparăm rezultatele cu proiecțiile noastre teoretice”, a adăugat dr. Svancara.

Un progres în înțelegerea găurilor negre

Lucrarea este rezultatul multor ani de muncă. Cele mai recente rezultate arată cum cercetătorii au putut observa interacțiuni analoage cu cele care se așteaptă să existe în jurul găurilor negre. Și ei cred că această abordare ar putea ajuta la studiul modului în care câmpurile cuantice se comportă în spațiu-timpul rotativ și curbat.

„Când am observat pentru prima dată semne clare ale fizicii găurilor negre în experimentul nostru analog inițial în 2017, acela a fost un moment de progres pentru înțelegerea unora dintre fenomenele ciudate care sunt adesea dificil, dacă nu chiar imposibil, de studiat în alt mod”, a adăugat profesoara Silke Weinfurtner, care conduce lucrarea la Laboratorul Găurilor Negre unde a fost dezvoltat acest experiment.

„Acum, cu experimentul nostru mai sofisticat, am dus această cercetare la următorul nivel, ceea ce ar putea duce în cele din urmă la prezicerea modului în care câmpurile cuantice se comportă în spațiile-timp curbate în jurul găurilor negre astrofizice”, a completat ea.

Studiul este publicat în revista Nature.

Vă recomandăm să citiți și:

Luna ar fi fost deja colonizată în urmă cu cinci ani

Un satelit natural al planetei Jupiter produce zilnic 1.000 de tone de oxigen

Ce au descoperit astronomii din Galați atunci când au studiat o stea din constelația Fecioara?

Test de cultură generală. Care a fost primul sport jucat în spațiu?