打造声音黑洞　欲解黑洞蒸发之谜.docx

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1、打造声音黑洞欲解黑洞蒸发之谜 据英国新科学家杂志报道，以色列物理学家创建了一个可捕获声音而不是光线的人造黑洞，并试图借助这个黑洞探测理论上存在的“霍金辐射”。霍金辐射是由闻名物理学家斯蒂芬霍金在30多年前提出来的，能够让黑洞随时间消逝渐渐蒸发直至消逝。 目光锁定量子态 天体物理学认为，当物质密度达到足够大并塌陷后一个被称之为“奇点”的点时，黑洞就会形成。黑洞拥有惊人引力，任何物质甚至光线在内都无法逃脱黑洞四周一个被称之为“事务视界”的边界拖拽，简洁地说就是被黑洞吞噬。 但物理学家也可以创建只汲取声音的人造黑洞。详细方式是“哄骗”一种材料以超音速在介质中移动，在介质中穿行的声波无法跟上这种材料的

2、速度，就像鱼儿在快速流淌的河流中游动一样。声音最终被类似河流的事务视界捕获。 目前，材料物理学家正将目光聚焦所谓的“玻色-爱因斯坦”冷凝物。“玻色-爱因斯坦”冷凝物是物质的一种量子态，此时的原子团行为与单个原子类似。在此之前，科学家已经能够让冷凝物以超音速移动。美国科罗拉多州高校博尔德分校的埃里克科内尔表示，在操纵“玻色-爱因斯坦”冷凝物过程中，物理学家能够创建声学黑洞。 因在试验上实现“玻色-爱因斯坦”凝合现象，科内尔曾共享2001年诺贝尔奖。他说，海法以色列理工学院的杰夫斯蒂恩豪尔及其同事进行的一项新探讨，是第一次目标直指在“玻色-爱因斯坦”冷凝物中产生霍金辐射的有证可考的试验。 超音速流

3、形成声学黑洞 试验过程中，斯蒂恩豪尔等人将大约10万个带电铷原子冷却到只比肯定零度高出不到十亿分之十的温度，同时借助磁场捕获这些原子。在一束激光的帮助下，探讨人员随后创建一个电势井以吸引铷原子同时促使它们在这种材料中以超音速Z字形穿过电势井。这一过程产生了一个持续8毫秒左右的超音速流，进而快速形成一个能够捕获声音的声学黑洞。创建人造黑洞具有特别重要的意义，能够促使科学家第一次探测霍金辐射。 量子力学认为，成对粒子可以自然而然地在真空区出现。在彼此湮灭并最终双双消逝前，成对粒子由一个粒子及其反粒子构成可以存在特别短暂的时间。霍金在上世纪73年头指出，假如成对粒子在黑洞边缘旁边形成，其中的粒子在被

4、摧毁前可能掉入黑洞，反粒子则被搁浅在事务视界之外。对于视察者而言，这个粒子将以辐射的方式存在。在声学黑洞中，霍金辐射将以类似粒子的振动能量包形态存在，也就是所说的“声子”。 探测霍金辐射具有重要意义 加州理工学院宇宙学家肖恩卡洛尔表示，找寻霍金辐射对物理学来说具有特别重要的意义。卡洛尔在接受新科学家杂志采访时说：“单凭提出霍金辐射存在这一项成就，斯蒂芬霍金就可以获得诺贝尔奖。这一假设告知我们，我们正朝正确的道路迈进。” 霍金的理论提出了有关量子力学如何适用于被引力扭曲的太空环境的一些基本观点。量子力学的数学基础则被用于计算宇宙在膨胀期内如何运转，所谓的膨胀是指太空在大爆炸后不久快速扩张。但利用

5、天文学观测手段探测霍金辐射并不是一件简单的事情，缘由在于：典型黑洞的蒸发因能量更高的辐射源变得暗淡，其中就包括大爆炸的“余辉”宇宙微波背景辐射。 令人兴奋的第一步 在利用声学黑洞探测霍金辐射之前，探讨人员仍有很长的一段路要走。据斯蒂恩豪尔探讨小组估计，原子进入其装置的速度大约要提高9倍，才能创建以声子形态存在的可探测的霍金辐射。加拿大温哥华英属哥伦比亚高校的比尔尤鲁表示：“探测声学黑洞产生的声波肯定是一项艰难任务，但同时也是令人兴奋的第一步。”尤鲁领先提出利用量子流创建人造事务视界的想法。 对此持赞同看法的科内尔指出，以色列探讨小组须要创建更为平稳的“玻色-爱因斯坦”冷凝物流，以测量霍金辐射的

6、微妙迹象。他在接受新科学家杂志采访时说：“他们所做的工作实行了相对较为简单的一种方式。较难的是以一种特别宁静的方式完成这项工作，这样才能发觉对玻色-爱因斯坦冷凝物流所做的全部猛烈事情使其以超音速移动之外全部微小的波动。”科内尔及其同事正在研制他们自己的试验装置以制造声学事务视界。 激光脉冲 其他科学家则希望在试验室利用光线产生可探测的霍金辐射。2022年，一支探讨小组在光学纤维中创建了一个人造事务视界，以探讨不同波长光线以不同速度在光纤中移动。试验过程中，他们让一个速度相对较慢的激光脉冲穿过光纤。由于脉冲扭曲了光纤的光学性质，当其次个激光脉冲追逐到第一个脉冲时，它的速度减慢并在第一个脉冲类似事务视界的前缘之后被捕获。 产生一个在天体物理学上可探测的霍金辐射好像照旧是可能的。由于黑洞的体积越小，霍金辐射的能量就越大，一些探讨人员认为，在美国宇航局2022年放射的费米伽马射线太空望远镜帮助下，在大爆炸之后马上出现的微型黑洞蒸发是可以被探测到的。 第4页 共4页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页