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科学家造出首个“量子龙捲风”,拟态更接近现实的黑洞

2024-3-27 未解之谜网

黑洞是接近物理理论极限的物体,对黑洞理解越多越能揭开当前宇宙未知秘密。最近科学家首次创造出由超流体氦构成的“量子龙捲风”,能让我们在实验室模拟最可怕的黑洞环境。

氦冷却到接近绝对零度时会变成超流体(superfluid),这种状态下量子液体的流动没有摩擦力,移动不会损失动能,搅拌后还可以形成无限旋转的涡流。

最近,来自诺丁汉大学、伦敦国王学院、纽卡素大学的团队更在量子流体领域实现破纪录强度的超流体漩涡,成功将数以万计的量子“关在”类似小型龙捲风的紧凑物体中。

黑洞很难研究,任何距离黑洞过近的物质都会被吸过去开始绕着黑洞旋转,就像水盘旋流进排水孔一样,因此可以理解黑洞类似强烈漩涡。

过去其他实验已尝试利用水、声波模拟黑洞,但氦超流体的模拟更接近现实,能让科学家更详细准确研究微小表面波。

专为超流体氦实验客制化的低温系统。

团队利用氦-4 超流体不寻常的量子特性产生一种“量子龙捲风”,也顺利从中观察到类似旋转黑洞扭曲周围环境的相互作用,尤其是类似黑洞束缚态(bound state)的驻波(standing wave),以及类似黑洞新形成后产生的衰荡(ringdown)。

透过这些更复杂实验,科学家提升了黑洞模拟研究等级,最终有助我们预测量子场在黑洞周围弯曲时空的种种行为。

新论文发表在《自然》(Nature)期刊。

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