科學家首次在實驗室驗證了「霍金輻射」是正確的!

2020-10-18 FanqiangMeng3


霍金輻射示意圖

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雷射束中捕獲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雷射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,從而證明史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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  • 首次在實驗室裡間接驗證了霍金輻射的真實性
    實驗室創造的模擬黑洞提供了新證據,證明這些神秘的天體確實在向外輻射電磁波。
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    在第一張黑洞圖片證實了愛因斯坦提出的理論之後,輪到已故科學家史蒂芬·霍金為他畢生的部分工作辯護了。在《自然》雜誌上發表的一篇論文中,科學家們表示,他們已經證實了霍金的同名理論——霍金輻射。霍金輻射假設,由於量子物理和引力的不同因素,黑洞從表面發出輻射。為了驗證這一理論,以色列理工學院的科學家們轉向了聽起來很瘋狂的科學:創造他們自己的黑洞。
  • 科學家首次觀察到「霍金輻射」現象
    事實上,它們還會以量子輻射的形式,向外發射極其微弱的粒子。這一現象被命名為「霍金輻射」。近日,科學家首次在實驗室中觀察到了「霍金輻射」效應。黑洞常常被視作一種密度極大的天體,就連光線都無法從中逃脫。雖然黑洞的名字裡帶了一個「黑」字,但它們並不是全黑的。事實上,它們還會以量子輻射的形式,向外發射極其微弱的粒子。這一現象被命名為「霍金輻射」。
  • 實驗證實「霍金輻射」是正確的
    但霍金在會議上宣稱,黑洞也具有溫度,黑洞的質量會通過輻射的形式慢慢減少,最終會因蒸發越來越快而爆發性解體。這就是「霍金輻射」的由來。不用說,霍金的觀點在當時沒幾個人信服。在接下去的幾年裡,人們才逐漸認識到,霍金在黑洞研究方面取得的突破是驚人的,曾經站在霍金對立面的著名物理學家貝肯斯坦表示,因為霍金找到了黑洞熱力學缺失的部分,黑洞的溫度根本不是絕對零度,它具有熱輻射,霍金是正確的。
  • 我們或許可以驗證黑洞的霍金輻射現象了
    根據霍金在1974年提出的思想,當引入量子力學後,黑洞確實會釋放某些東西。理論上,逃逸而出的電磁輻射看起來就像由加熱物體產生的光譜,遵循黑體輻射規則,僅從這一角度,它相當於由黑洞的超大質量引發的超低能量波。 這種輻射的存在意味著黑洞正在緩慢蒸發,解決了黑洞的信息悖論。
  • 科學家首次觀察到「霍金輻射」現象:黑洞向外發射微弱粒子
    事實上,它們還會以量子輻射的形式,向外發射極其微弱的粒子。這一現象被命名為「霍金輻射」。近日,科學家首次在實驗室中觀察到了「霍金輻射」效應。1974年,史蒂芬?霍金提出,黑洞並不是全黑的,根據量子效應,一定有一些輻射能夠從黑洞的邊界逃逸出去。霍金的理論認為,黑洞應當能以熱輻射的形式創造並排放亞原子粒子,這種現象名叫「霍金輻射」,直到黑洞的能量完全枯竭為止。
  • 科學家首次證實霍金輻射存在
    霍金的理論稱,黑洞應能發射亞原子粒子(被稱為霍金輻射),直至它們的能量被完全耗盡。道稱,在1974年的聲明中,霍金闡述了黑洞周圍的強大重力場如何影響粒子和反粒子的配對生成。  而根據量子理論,在虛無的太空中,這一幕隨時隨地都在上演。如果粒子是在黑洞的視界(即黑洞邊界)外創造出來的,那麼配對粒子中的正粒子可能會逃逸——即我們觀察到的黑洞發出的熱輻射,而負粒子可能會被拽回到黑洞中。
  • 科學家在實驗室中造出「黑洞」!或證明霍金最偉大預言!
    已故著名物理學家史蒂芬·霍金有許多傑出的科學成果,如果從中挑一個最偉大,最有希望獲得諾貝爾獎的,那無疑就是「霍金輻射」理論。通過將量子力學和廣義相對論結合,霍金極富遠見地預言黑洞並非絕對的黑,它也不是只進不出,而是緩慢的釋放輻射,直至完全蒸發。
  • 霍金最大研究成果通過實驗驗證 但再也無法獲得諾貝爾獎了
    物理學家一直致力於實驗室中與黑洞有關的實驗。實驗證實,已故著名物理學家霍金對黑洞做出的預測是正確的。
  • 科學家通過實驗,證明了了霍金輻射的正確性,它有什麼用?
    不過,偉大的物理學家霍金對此提出了不同的觀點,霍金認為黑洞並不只是一味地索到物質,它同樣還會向外發射物質,這個理論被人們稱為霍金輻射。霍金輻射提出後,很多人對此不以為然,認為黑洞是不會向外輻射物質的,它就是吸塵器,只能不斷吞噬物質。可是有一些科學家仍然支持著霍金的觀點,也認同黑洞是會輻射物質,這種輻射最終會從黑洞吸走足夠的能量和質量,使黑洞消失。
  • 第一張黑洞照片能驗證黑洞輻射理論嗎?霍金是不是該得諾貝爾獎?
    這次黑洞照片的公布再一次證明了愛因斯坦確實是個超級大神,但霍金是不是還是一個未知數,因為霍金儘管是非常著名的研究黑洞的科學家,但他關於黑洞的「霍金輻射」理論並不能在這張「黑洞寫真」的照片中體現!這張M87星系中央超大黑洞的發布圖上的文字會告訴我們哪些信息呢?
  • 紀念霍金:沒得諾貝爾獎,為什麼仍被稱為偉大的科學家?
    霍金輻射你肯定會問第四個問題了:為什麼霍金輻射沒有得諾貝爾獎?回答是:這只是個理論預測,還沒有被實驗驗證。諾貝爾獎的評選非常慎重,一定要選那些經過驗證、得到公認的成果。這就是為什麼屠呦呦要在發現青蒿素幾十年後才得獎,因為要等到青蒿素大規模使用、成為世界首選的抗瘧疾特效藥之後。即使這麼慎重,還不時有發錯的,諾貝爾獎委員會也是壓力山大。實際上,不要說霍金輻射這樣的對黑洞理論的修正了,就連黑洞本身的存在,還沒有直接的實驗證據呢!
  • 為什麼霍金沒有獲得諾貝爾獎?
    對於這個問題,霍金本人曾經這麼回答記者:因為我的黑洞蒸發(也就是我們平常說的霍金輻射)還沒有被觀測或者實驗所證實
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    今天,著名物理學家史蒂芬·霍金與世長辭,這一消息瞬間點燃社交網絡,大家在悼念這位偉大的科學家的同時,也回顧這位傑出的天文學家和物理學家對於人類探索世界的貢獻,然而,不少人卻也發現,家喻戶曉的霍金教授,為什麼沒有獲得諾貝爾獎?
  • 霍金又一預言被證實了?實驗數據證明,黑洞像霍金預言那樣消失!
    ,還會從兩極輻射出粒子,帶走部分黑洞質量,當散發的輻射質量大於總體質量的時候,整個黑洞的質量就會變小,最終黑洞消失在宇宙空間裡我們知道黑洞是宇宙中最神秘的天體,無法被看到或探測到,它的輻射是否很難科學證明,但正如他所說,現在物理學家終於證實了霍金的輻射預測是真實的,雖然這微弱的霍金輻射論讓人覺得難以琢磨,但是目前物理學家經過長時間的實驗,已經在從實驗室證明這一理論
  • 黑洞信息悖論:霍金花費了30年的時間驗證,結果選擇認輸
    愛因斯坦提出了相對論自從相對論問世,科學家便對它進行了深入研究,得出了不少推論。霍金髮聲霍金對黑洞的研究有獨到之處,他在1974年時提出了黑洞輻射理論,認為它用熱輻射的方式對外散發能量。受到粒子牽引的作用,黑洞的質量在慢慢流失。當粒子被黑洞吞噬時,它的反粒子會帶著負能量一起被吞噬。不過後者攜帶的負能量,會在黑洞發生熱輻射時,一起釋放出去,讓黑洞質量下降。
  • 第一張黑洞照片能證實霍金輻射嗎?
    第一張真實的黑洞照片已經公布出來,但這並不能證實霍金輻射,與霍金的研究沒有關係,真正有關係的是愛因斯坦。而且霍金已經去世,無論以後如何證明霍金輻射的正確性,他也無法獲得諾貝爾物理學獎,因為這個獎項只頒給還在世的人。
  • 黑洞信息悖論:霍金花費了30年的時間驗證,結果選擇認輸
    經過了多名科學家的認證,黑洞被認為是存在的。不過我們沒辦法觀察到它,天文望遠鏡也不行。當科學家們預言到黑洞的特性時,他們首先感覺到的是恐懼,為什麼黑洞能夠吞噬萬物?連光都逃脫不了。後來才知道,是時間和空間的雙重作用的原因,我們看不見那些被吞噬進去的物質。