物理学家在模拟黑洞实验中观察到反作用

2022-01-27 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:381 /
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诺丁汉大学和剑桥大学的物理学家首次证明,黑洞周围磁场的演化可以在实验室实验中模拟。他们的结果发表在《物理评论快报》杂志上。实验室实验使用水箱模拟来演示模拟黑洞中的反作用。影像学分:诺丁汉大学。诺丁汉大学数学科学学院的萨姆·帕特里克博士和他的同事使用了一个由排水涡流组成的水箱模拟器......

诺丁汉大学和剑桥大学的物理学家首次证明,黑洞周围磁场的演化可以在实验室实验中模拟。他们的结果发表在《物理评论快报》杂志上。

Lab experiment using water tank simulation to demonstrate backreaction in an analogue black hole. Image credit: University of Nottingham.实验室实验使用水箱模拟来演示模拟黑洞中的反作用。影像学分:诺丁汉大学。

诺丁汉大学数学科学学院的萨姆·帕特里克博士和他的同事使用了一个由排水涡流组成的水箱模拟器,就像我们拔掉浴缸塞子时形成的涡流一样。这模拟了一个黑洞,因为一个太靠近排水沟的波浪被拽下了堵塞的洞口,无法逃脱。

在过去的十年里,像这样的系统越来越受欢迎,成为在受控的实验室环境中测试重力现象的一种手段。特别是,在一个涉及量子光学的模拟黑洞实验中观察到了霍金辐射。

利用这种技术,研究人员首次表明,当波被送入模拟黑洞时,黑洞本身的性质会发生显著变化。

在他们的特定实验中,这种效应背后的机制有一个非常简单的解释。

当波浪靠近排水口时,它们有效地将更多的水推下塞孔,导致水箱中的水总量减少。

这导致了水高度的变化,在模拟中,这对应于黑洞属性的变化。

帕特里克博士说:“很长一段时间以来,不清楚这种反作用是否会导致模拟系统中任何可测量的变化,例如,使用水泵来驱动流体流动。”。

"我们已经证明,类似的黑洞,像它们的引力对应物一样,本质上是反作用系统."

“我们表明,在排水浴缸中移动的波浪将水推下塞孔,显著改变了排水速度,从而改变了模拟黑洞的有效引力。”

“对我们来说,真正引人注目的是,反作用足够大,它导致整个系统的水高度下降如此之多,以至于你可以用眼睛看到它!这真的出乎意料,”他指出。

“我们的研究为实验性地探索波和它们穿过的时空之间的相互作用铺平了道路。例如,这种相互作用对于在实验室研究黑洞蒸发至关重要。”

该团队现在计划使用量子模拟器来模拟早期宇宙和黑洞的极端条件。

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Sam Patrick等人,2021年。模拟黑洞实验中的反作用。列特物理学报126(4):041105;doi:10.1103/physrevlett . 126.041105

本文基于诺丁汉大学提供的文本。


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