Нам добре відомо, що поведінка всієї матерії в навколишньому нас всесвіту підпорядковується фундаментальним законам фізики, проте, деякі аспекти взаємодії цих законів і різних видів фундаментальних сил досі не вивчені і знаходяться за межею розуміння сучасної науки. Взяти, наприклад, так зване випромінювання хокінга, випромінювання, що виходить практично з меж горизонту подій чорних дір. Сам факт його існування вказує на деякий перетин загальної теорії відносності альберта ейнштейна і квантової механіки, але в реальності вчені позбавлені можливості безпосереднього вивчення даного явища через перешкоди, створюваних фоновим космічним шумом самого всесвіту.
Однак, якщо вчені не можуть спостерігати випромінювання безпосередньо, то існує возможностьсозданіе цього виду випромінювання або його найближчого аналога в лабораторних умовах. І недавно, харуна катаяма( haruna katayama), вчена з університету хіросіми, запропонувала використовувати в цих цілях спеціальний квантовий пристрій, який об’єднує в собі основні риси лазера і чорної діри.
«ми розробили квантову лазерну систему, всередині якої створені свого роду аналоги чорної і білої діри, що діють як резонатор» — розповідає харуна катаяма. Відзначимо, що під терміном «біла діра» мається на увазі гіпотетична протилежність чорної діри, яка нічого не поглинає і випромінює частинки світла і матерії в рівних пропорціях. В даному випадку роль чорної і білої діри виконує особливий метаматеріал, в межах якого допускається рух зі швидкістю, що перевищує швидкість світла. При цьому, таке сверхсветовое рух допускається тільки в просторі між умовними межами горизонтів подій чорної і білої дірок, і при цьому виникає досить сильний ефект.
У запропонованій квантовій схемі, елементом якої є описаний вище метаматеріал, виникає так званий солітон — особлива форма локалізованої і самоусилюється форми хвилі, яка поширюється в системі до тих пір, поки вона не руйнується під впливом зовнішніх згубних факторів. Цей солітон діє подібно резонансному об’єму традиційного лазера, а за усіленіеізлученія хоккінга несе відповідальність добре відомий всім ефект джозефсона.
Випромінювання хокінга проявляється у вигляді пар заплутаних на квантовому рівні частинок, одна з яких залишається в межах лазера (чорної діри), а друга йде за межі горизонту подій. Іншими словами, друга частка є повним відображенням першої заплутаної частинки. Завдяки квантовій кореляції стає можливим виміряти і розрахувати математично параметри першої частинки, і з’ясувати деякі тонкощі процесів, що відбуваються всередині чорних дір.
Природно, що випромінювання такого квантового лазера буде дуже сильно відрізнятися від істинного випромінювання, виробленого реальною чорною дірою. Однак, використовуючи деякі оптичні прилади, можна буде перетворити спектр випромінюваного світла так, що згадана трохи вище різниця стане мінімально можливою.
«у далекому майбутньому ми зможемо використовувати подібну систему для забезпечення квантових комунікацій між різними просторово-часовими континуумами за допомогою випромінювання хоккинга» — розповідає харуна катаяма, — «а в найближчій перспективі квантовий лазер, що виробляє випромінювання хоккинга може бути використаний в експериментах, які забезпечать більш глибоке розуміння взаємодії фундаментальних законів і сил, що можна буде об’єднати в рамках єдиної «теорії всього сущого»».
ключові слова: квантовий, лазер, метаматеріал, швидкість, світло, горизонт, події, чорна, діра, випромінювання, хокінг
першоджерело
інші новини по темі:
Вчені планують створити аналог чорної діри на кристалі електронного чіпа
Отримано експериментальне підтвердження існування радіації хокінга, ра …
Створена «настільна» модель акустичної чорної діри, яка випускає і …
Астрофізики ще раз підтвердили теорію ейнштейна, зареєструвавши світло, при …
