Oamenii de știință au creat o tornadă cuantică uriașă în interiorul unui superfluid cu heliu și doresc să o folosească pentru a investiga natura enigmatică a găuri negre.
Vârtejul — făcut din heliu lichid răcit la aproape de zero absolut — se mișcă fără frecare, făcându-l să imite modul în care găurile negre rotative deformează spațiul-timp care le înconjoară.
Studiind vortexul, fizicienii ar putea obține o perspectivă importantă asupra comportamentului monștrilor cosmici. Cercetătorii și-au publicat concluziile pe 20 martie în jurnal Natură.
„Folosirea heliului superfluid ne-a permis să studiem undele minuscule de suprafață cu mai multe detalii și precizie decât cu experimentele noastre anterioare în apă”, autorul principal. Patrik Svancarafizician la Universitatea din Nottingham din Marea Britanie, a spus într-o declarație. „Deoarece vâscozitatea heliului superfluid este extrem de mică, am fost capabili să investigăm meticulos interacțiunea lor cu tornada superfluidului și să comparăm constatările cu propriile noastre proiecții teoretice”.
Funcționarea găurilor negre rămâne un mister persistent pentru fizicieni. Legile cunoscute ale fizicii se încalcă în prezența acțiunilor gravitaționale infinite ale acestor obiecte extreme. Pentru cei care doresc să combine teoria relativității generale a lui Einstein cu mecanica cuanticăasta înseamnă că deformarea spațiu-timpului a găurilor negre oferă o atracție atrăgătoare.
În absența unei rupturi spațio-timp cataclismice pe Pământ, echipa din spatele noului studiu s-a uitat la un sistem model care ar putea simula unele dintre vârtejurile extreme care există în jurul găurilor negre. După ce au suprarăcit heliul lichid la câteva fracții peste zero absolut, l-au plasat într-un rezervor cu o elice în partea de jos pentru a agita un vortex în interiorul fluidului.
Apoi, urmărind cum s-a deplasat superfluidul (care curge de aproximativ 500 de ori mai ușor decât apa), cercetătorii au observat cum mii de mici vârtejuri din interiorul lui s-au combinat într-un vârtej gigant.
„Heliul superfluid conține obiecte minuscule numite vârtejuri cuantice, care tind să se răspândească unul de celălalt”, a spus Svancara în declarație. „În configurația noastră, am reușit să limităm zeci de mii de aceste cuante într-un obiect compact care seamănă cu o tornadă mică, realizând un flux vortex cu o putere record în domeniul fluidelor cuantice”.
Studiind vârtejul cuantic, oamenii de știință au descoperit asemănări convingătoare cu modul în care se comportă găurile negre în spațiu. Cel mai important, ei au observat un fenomen similar de gaură neagră numit ringdown, care este atunci când a gaură neagră nou fuzionată se clătină pe axa sa.
Acum că au fost observate paralele mai simple, cercetătorii își vor antrena experimentul asupra aspectelor mai misterioase ale comportamentului găurii negre.
Acest lucru „ne-ar putea conduce în cele din urmă să prezicem cum se comportă câmpurile cuantice în spațiu-timp curbat în jurul găurilor negre astrofizice”, co-autor. Silke Weinfurtnera declarat în declarație un profesor de fizică la Universitatea din Nottingham.