Необычный эксперимент удалось провести итальянским ученым, вместо того, чтобы создавать технологии, которые позволят исследователям подойти максимально близко к таким экстремальным объектам, как черные дыры, они создали саму черную дыру.
Точнее ее микроскопическую имитацию в лабораторных условиях. Необычная микро-дыра была создана при помощи обычного лазера, образцов чистого стекла и чувствительных детекторов.
Черные дыры, чье существование уже принято во всем научном мире, представляют собой останки звездных ядер, обладающие супервысокой плотностью. Эти объекты сжимаются до такой плотности, что здесь уже нет вещества в привычном понимании, под действием собственной гравитации. Одним из наиболее интересных свойств черных дыр является их бесконечно сильная гравитация, из зоны действия которой уже не может вырваться никакой материальный объект. Даже фотоны света, попадая туда, уже не могут вырваться.
Зона, дальше которой объекты уже не могут покинуть «объятия» черной дыры, называется горизонтом событий. Нечто подобное и было создано рядом итальянских физиков, которые попытались доказать, что наиболее экстремальное и труднообъяснимое свойство черных дыр реально и на практике существует.
Специалисты из ряда итальянских университетов и лабораторий провели эксперимент, в котором они направляли пучки лазера на очень чистое стекло. В обычных условиях лазер должен был проходить через стекло, однако, если плотность стекла или интенсивность света превышает определенный уровень, то атомы, составляющие материал, могут выходить из своего начального положения. Это, в свою очередь меняет так называемый индекс преломления материала. Данный параметр говорит о преломлении света при прохождении через материал и отклонении его направления от первоначального угла вхождения в материал.
Изменение показателя преломления происходит одновременно с лазерным импульсом, когда он проходит сквозь стекло. В результате перемещения возникает показатель индекса возмущения. Эффект индекса происходит не из-за энергии лазерного импульса, и даже не из-за изменения показателя преломления, составляющего менее 1%, но из-за быстроты изменений, которые длятся примерно 1-2 пикосекунды (триллионная доля секунды).
В 1974 году британский физик Стивен Хоукинг предложил научному миру новый вариант радиации, который позже получил название радиации Хоукинга. Хоукинг предположил, что черные дыры — это не билет в один конец и все-так что-то способно вырваться из их гравитационного поля. Хоукинг допустил, что радиация особо типа является своего рода выхлопом черных дыр. Данная радиация состоит из излучения на основе квантовых квази-виртуальных частиц.
Позже было подтверждено, что из черных дыр могут фиксироваться испарения в виде пар частица-античастица, однако ввиду нестабильной природы этого тандема, на практике зафиксировать это излучение сложно.
Однако Хоукинг предвидел, что в непосредственной близости от горизонта событий плотность энергии была столь велика, что зачастую избыточная энергия может преобразовать затухающие пары частиц в реальные частицы. Нечто похожее происходит и в больших ускорителях частиц, наподобие Большого адронного коллайдера. Если пары родились как раз на горизонте событий, то есть на точке, от которой уже нет возврата, то одна из частиц может быть затянута, тогда как другая останется без пары и она имеет все шансы в дальнейшем оставаться несвязанной.
Таким образом, радиация Хоукинга, это, говоря упрощенно, и есть такие частицы без пары, которые убегают от черной дыр. Правда, отметим, что до сих пор существование эффекта радиации Хоукинга в комплексе так и не было доказано.
А вот что удалось итальянским физикам, так это воссоздать в стекле небольшую зону, в которой свет просто не может двигаться дальше. Тоже самое происходит и на горизонте событий. В одном случае свет не может идти из-за искривления пространства под действием силы тяжести, в других луч света просто рассыпается из-за созданных условий в среде стекла.
По словам ученых, то, что происходит в стекле, соответствует тому, что происходит в черной дыре. Правда, в случае с черной дырой так происходит со всеми веществами, тогда как в стекле только со светом. Ученые говорят, что в случае высокоэнергетическим излучением в искусственном горизонте событий некоторые из создаваемые виртуальных фотонов вполне могут быть конвертированы в фотоны реальные.
Руководитель исследования Даниэле Фаччио, говорит, что тщательная настройка лазерного импульса позволяет создать условия, при которых происходит полное поглощение луча атомами кристалла стекла.
"Мы теперь может проводить некоторые весьма экзотические и интересные опыты. Мы в состоянии объединить горизонты черных и белых дыр (черные дыры, в которых время идет в обратном направлении, и которые не могут впускать свет, а способны только выпускать его), проводить эксперименты с лазером в черных дырах между двумя горизонтами событий", — говорит он.
