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。
團隊在他們的實驗室中創建的黑洞與太空中的黑洞不同。太空中的黑洞具有如此巨大的重力,光線無法逃脫。實驗室製造的黑洞是使用一種稱為玻色-愛因斯坦凝聚物的東西建造的,它不會阻止光線逃逸,而是防止聲音逃逸。
該團隊稱其實驗驗證的霍金理論稱為霍金輻射。該團隊表示,霍金意識到,當試圖將控制熱量的物理定律應用於黑洞時,黑洞必須從其表面發射輻射。
面臨的挑戰是,天文學家無法觀測到足夠近的黑洞來證明或反駁這一理論。這種不可能性導致科學家們在實驗室中製造出黑洞類似物。
研究人員通過在聚焦雷射束中捕獲8000個銣原子以產生細長的玻色-愛因斯坦凝聚物來完成驗證。這是一個超冷原子系統,其中奇異的量子物理現象在較大尺度上可見,並且經常用於這類實驗。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。
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。
由於諾貝爾獎不頒發給去世的人,因此,霍金再也無法獲得諾貝爾獎了、
霍金輻射(小字部分,供學有餘力的粉絲閱讀,考試不考)
在大家心面貌中,黑洞是那種只吃不吐的引力怪物。沒有任何東西可以或許逃脫黑洞的束縛,包羅光芒。上面的熟悉都是基於經典的廣義相對論,當思量到量子場論效應時,頭腦中的見解就要產生改變了。
真空並不是完全的空,而是布滿了升沉不定的量子漲落,種種正、反虛粒子對不絕產生和湮滅。黑洞視界四周是一個危險的地區,通常那邊潮汐力很強,會把「虛粒子對」拉開一定間隔,當「虛粒子對」得到足夠多的能量時,就會轉化為真實存在的實粒子,當處於視界外的粒子飛走時,就帶走了黑洞的能量,也是帶走了黑洞的質量。這樣,黑洞質量就會逐漸變小,該進程又稱為「黑洞蒸發」。
另一個等價的圖景:一個虛粒子帶正能量、一個帶負能量,負能量的粒子更輕易被黑洞吞噬,留下正能量的粒子逃離黑洞,從而帶走能量和質量,黑洞因吞噬了負能量粒子而損失了能量和質量。這也是霍金在《時間簡史》中刻畫的圖景。
根據霍金輻射的盤算公式,黑洞的溫度與質量成反比,通常黑洞的溫度都是非常低的。太陽質量的黑洞,溫度只有60納開,這樣的黑洞從宇宙配景輻射吸收的能量要大於因輻射損失的能量,因此永遠不會蒸發掉。
理論上,月球質量的黑洞,其溫度和宇宙配景輻射的溫度相當,恰好能做到收支均衡。因此,可以想像,小質量的黑洞溫度會更高。假如粒子對撞性能產生黑洞的話,那麼會因霍金輻射而瞬間蒸發掉的,因此無需擔心那樣小的黑洞吞噬地球。
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