科学家制造“模拟黑洞”研究霍金辐射

作者: 2016-10-10 12:55 来源:战略情报研究部
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《自然》杂志网站8月15日报道,以色列科学家使用超冷原子产生玻色-爱因斯坦凝聚,然后使其超声速运动,产生类似黑洞的视界线(event horizon)并观察声子对在视界线两侧的状态,从而模拟黑洞产生的霍金辐射[1],[2]。评论认为,对黑洞霍金辐射进行直接观测几乎是不可能的,此前的人工模拟黑洞实验从未从自发量子涨落角度进行过研究,因此这项新的研究可能是目前最接近的霍金辐射模拟成果。

霍金辐射理论认为真空涨落会产生粒子对,其中负能量粒子落入黑洞,正能量粒子则飞向远方。以色列物理学家Jeff Steinhauer将铷原子冷却至接近绝对零度(产生玻色-爱因斯坦凝聚),认为该状态只有弱量子涨落,可以产生声子对,这与真空中能产生光子对类似。通过使铷原子加速至超声速(此状态下声波速度降为仅约半毫米每秒),发现“视界线”(即超声速/亚声速的分界线)两边的原子密度存在相关性,Steinhauer认为这表明声子对是纠缠的,起源于同一量子涨落状态;超声速一侧的声子无法传出介质,而亚声速一侧的声子则产生了霍金辐射。

许多科学家表示这是一项极为前沿的研究,但同时也提出了各自的怀疑,包括实验无法解决黑洞信息悖论等。但也有科学家认为如果该实验结果被证实,那么霍金可能获得像希格斯一样的胜利。2012年希格斯玻色子的发现使希格斯等分享了2013年诺贝尔奖,此前很少有人相信该粒子的存在。                                     

(郭世杰)



[1] Artificial black hole creates its own version of Hawking radiation. http://www.nature.com/news/artificial-black-hole-creates-its-own-version-of-hawking-radiation-1.2043
[2] Jeff Steinhauer. Observation of quantum Hawking radiation and its entanglement in an analogue black hole. Nature Physics (2016). Doi:10.1038/nphys3863
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