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實驗室構(gòu)建的黑洞模擬結(jié)構(gòu)(示意圖)。圖片來源:英國《新科學家》周刊網(wǎng)站
法國巴黎卡斯特勒-布羅塞爾實驗室科學家將光轉(zhuǎn)化為流體以模擬時空結(jié)構(gòu),為探索黑洞等神秘天體提供了全新途徑。相關(guān)研究論文發(fā)表于最新一期《物理評論快報》雜志。
由于超大質(zhì)量天體(如黑洞)難以直接觀測,科學家常借助量子效應(yīng)在實驗室構(gòu)建宇宙模型。在最新研究中,科學家利用光創(chuàng)造出高度可控的時空模擬系統(tǒng)。他們先將光約束在由反射性半導體材料構(gòu)成的微型空腔內(nèi)。光子在材料夾層間不斷反射,與其中的電荷產(chǎn)生量子相互作用,最終使光呈現(xiàn)出液態(tài)物質(zhì)的特性。
通過精密調(diào)控激光,他們不僅能將這種光流體“雕刻”成與時空相同的幾何結(jié)構(gòu),還能構(gòu)建出類似黑洞事件視界(物質(zhì)有進無出的臨界邊界)的特殊結(jié)構(gòu)。這種高度可控的系統(tǒng)甚至可以模擬更復雜的時空結(jié)構(gòu)。
研究團隊認為,最新系統(tǒng)有望驗證霍金輻射強度與事件視界曲率的關(guān)系,但需要將實驗環(huán)境降至更低溫度以增強量子效應(yīng)。
西班牙馬德里康普頓斯大學研究員胡安·拉蒙·穆尼奧斯·德諾瓦參與了上述超冷原子模擬時空結(jié)構(gòu)以測量霍金輻射的實驗。他表示,最新研究令人印象深刻,為研究黑洞振動等新現(xiàn)象打開了觀測窗口。英國圣安德魯斯大學研究員弗雷德里?!た颇岣駝t認為,該成果搭建了探索引力與量子效應(yīng)相互作用的理想平臺。
團隊還提出了一個驚人假設(shè):雖然事件視界望遠鏡拍攝的首張黑洞照片符合理論預(yù)期,但某些“黑洞”可能是“冒牌”的,可能存在某些能彎曲光線卻不具備事件視界的巨型天體。這項光流體實驗或?qū)榇颂峁╆P(guān)鍵證據(jù)。
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