Черная дыра в банке: ученые раскрутили квантовый торнадо, чтобы изучить самые загадочные объекты Вселенной

Квантовый вихрь, запущенный в сверхтекучем гелии, позволил ученым смоделировать поведение черных дыр и их взаимодействие с окружающим космическим пространством. Об эксперименте сообщает Ноттингемский университет (Великобритания).

Чтобы провести такое исследование, пришлось собрать специальную установку. Внутри находится гелий в состоянии жидкости с нулевой вязкостью — сверхтекучем. То есть, он течет без трения по любой поверхности и может протекать через очень мелкие поры, подчиняясь только своей собственной инерции.

Именно такое вещество необходимо, чтобы создать квантовый вихрь. Если бы в центрифуге была жидкость с другими параметрами, например, вода, мы бы увидели, как она вращается вместе с раскручивающимся устройством. А в случае нулевой вязкости сама жидкость остается неподвижной, несмотря на вращение центрифуги, зато возникают завихрения на квантовом уровне.

Сверхтекучий гелий охладили до минимально возможной температуры ниже -271 °C, это придало ему особые свойства, влияющие на образование квантовых вихрей. Затем в определенном режиме раскрутили центрифугу.

«Нам удалось удержать десятки тысяч [квантовых вихрей] в компактном объекте, напоминающем торнадо, и добиться вихревого потока, сила которого рекордна для квантовых жидкостей», — говорит доктор Патрик Сванкара.

В это время на поверхности сверхтекучего гелия образовались мельчайшие волны, наблюдая за которыми, исследователи пришли к выводу, что процесс имитирует гравитационные условия вблизи вращающихся черных дыр.

«Использование сверхтекучего гелия позволило изучить эти крошечные волны более детально, чем в предыдущих экспериментах с водой. Поскольку вязкость сверхтекучего гелия чрезвычайно мала, мы смогли тщательно исследовать их взаимодействие и сравнить полученные результаты с нашими собственными теоретическими прогнозами», — отметил Сванкара.

Ученые отмечают, что такая «черная дыра в банке» помогает изучать процессы, которые происходят в сфере искривленного пространства-времени около реальной черной дыры. Аналоговые эксперименты в данном случае необходимы, потому что другого способа получить эти данные пока нет.