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人造声波黑洞温度首次测得

科普小知识2021-10-17 07:47:08
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根据英国《科学新闻》周刊网站上最近的报道,以色列科学家在最新一期《自然》杂志上写道,他们首次测量了实验室产生的声学黑洞(捕捉声音而非光线)的温度。结果与霍金辐射理论的预测一致,并有望证明该理论的正确性。

霍金的辐射理论指出,黑洞并不全是黑色的。相反,少数粒子会从黑洞边缘流出。黑洞的温度取决于它的大小。这种霍金辐射非常微弱,在真正的黑洞中无法观察到。为了创造声学黑洞,研究人员将超冷的铷原子冷却成玻色-爱因斯坦凝聚,并让它们流动。类似于黑洞的引力捕捉光,流动的原子也阻止声波逃逸。

研究人员解释说,霍金辐射来自成对的量子粒子。通常,这些粒子会立即相互湮灭。但是在黑洞的边缘,如果一个粒子掉进去了;另一个粒子会逃逸,产生霍金辐射。声学黑洞也有类似的情况:一对声子落入黑洞,另一对则逃逸。

他们测量了逃逸的声子和落入黑洞的声子,并估计黑洞的温度为开尔文的3500万分之一。论文的作者,以色列技术研究所的物理学家杰夫·施泰因豪尔说:“这个结果与霍金的理论非常一致。”

霍金辐射理论提出后,“黑洞信息悖论”随之而来。量子力学认为信息永远不会消失。然而,霍金的辐射理论认为,从黑洞中逃逸的粒子会慢慢破坏黑洞的质量。很长一段时间后,黑洞会消失,里面的信息也会消失。

研究人员表示,新的研究是否能帮助科学家解决信息悖论仍不得而知,这个问题的最终解决方案可能需要将引力和量子力学结合起来,称为“量子引力理论”。但是这个理论不适用于声学黑洞,因为它们不是由重力产生的。施泰纳说:“我们必须解决真实黑洞中的信息悖论,而不是模拟黑洞。”