Физик наблюдал испарение черной дыры

Физик Джефф Штайнхауэр из Техниона (Израиль) создал квантовый аналог черной дыры, наблюдал ее испарение (эффект Хокинга), а также впервые обнаружил квантовую запутанность между парой частиц, одна из которых упала на объект, а другая удалилась от него. Результаты своих исследований ученый опубликовал в журнале Nature Physics.

Полученные экспериментальные результаты согласуются с данными численного моделирования. В частности, температура излучения соответствует спектру, предсказываемому Хокингом.

В эксперименте был создан лабораторный аналог черной дыры — область сверхзвукового движения в ультрахолодном конденсате Бозе-Эйнштейна. Этот участок пространства, движущийся с постоянной скоростью, играл роль, аналогичную горизонту событий в черной дыре. В качестве материи конденсата Штайнхауэр использовал атомы рубидия, охлажденные до менее чем одной миллиардной доли градуса выше абсолютного нуля. При таких температурах вещество ведет себя коллективным образом как одна большая частица.

С помощью лазера израильский ученый заставил квантовую жидкость течь быстрее скорости звука и наблюдал экспоненциальный рост стоячей волны, возникший из-за интерференции между аналогами частиц с отрицательной и положительной энергиями в результате излучения Хокинга.

Излучение Хокинга предполагает испарение черной дыры вследствие квантовых флуктуаций, связанных с образованием пар виртуальных частиц. Одна частица из такой пары улетает от черной дыры, а другая — с отрицательной энергией — падает в нее.

Квантовой запутанностью называется явление, при котором квантовые состояния частиц (например, спин или поляризация), разнесенных друг от друга, не могут быть описаны взаимонезависимо. Процедура измерения состояния одной частицы приводит к изменению состояния другой.