Излучение Хокинга получили в лабораторных условиях
Физики впервые воспроизвели в лабораторных условиях легендарное излучение Хокинга — квантовое свечение, которое, по теории, испускают черные дыры. В ходе эксперимента, результаты которого опубликованы в журнале Nature, ученым удалось не только зафиксировать этот эффект, но и впервые проследить его обратное влияние на «искусственную черную дыру». Это открытие дает шанс раскрыть тайну квантовой природы гравитации, которую безуспешно искали еще со времен Эйнштейна.
Что такое излучение Хокинга и почему его так трудно поймать?
Более полувека назад гениальный физик Стивен Хокинг перевернул представление о черных дырах. Он доказал, что эти космические объекты не просто «пожирают» материю, но и медленно «испаряются», испуская слабое тепловое излучение. Однако в реальном космосе этот сигнал настолько слаб, что затерян в фоне реликтового излучения, и зафиксировать его напрямую современные приборы не в состоянии. Именно поэтому главным полем битвы за разгадку квантовой физики стали земные лаборатории.
Как устроен эксперимент с «черной дырой» на столе?
Авторы нового исследования пошли нестандартным путем. Вместо того чтобы моделировать черную дыру целиком, они создали ее оптический аналог с помощью сверхкоротких лазерных импульсов. В основе установки — лазер Thorlabs Octavius и два куска фотонно-кристаллического волокна. Когда мощный импульс-«насос» (имитирующий горизонт событий) сталкивался в волокне со вспомогательным зондом, рождались пары волн: одна с положительной энергией (имитация излучения), другая — с отрицательной (его «темный партнер»).
Сенсация: теория совпала с практикой
Главный прорыв заключается в том, что ученым удалось переписать уравнения движения света так, чтобы учесть все квантово-механические взаимодействия. Расчеты показали, что между излучением и исходным импульсом существует прямая связь. Когда излучение становится достаточно сильным, оно начинает воздействовать на породивший его импульс. Эксперимент блестяще это подтвердил: теоретические вычисления и практические замеры в УФ-диапазоне сошлись с погрешностью всего в 2%.
Что это дает науке и будущему?
Это достижение — не просто галочка в списке научных побед. Наблюдение обратной связи позволяет впервые детально понять механизм «испарения» черных дыр, не покидая пределов лаборатории, что ранее казалось невозможным. Но главное — у физиков появился уникальный стенд для изучения квантовой гравитации. Возможность воспроизводить эффекты черных дыр в контролируемой среде открывает путь к объединению квантовой механики и теории относительности, что может стать крупнейшей научной революцией XXI века.
Напомним, что ученые в Японии обнаружили выросшего в пластиковой бутылке краба.