Квантовый торнадо раскроет тайны черных дыр

Если вы думаете, что обычные торнадо страшны, пристегнитесь: ученые создали такой мощный торнадо, что он напоминает черную дыру. Чем именно? Гигантский вихрь настолько хорошо имитирует черные дыры, что может предоставить беспрецедентные возможности для их изучения.


Экспериментальное исследование, опубликованное в журнале Nature, представило нечто невиданное ранее: квантовый торнадо. По сути, в то время как обычный торнадо срывает с места и уносит в круговорот деревья и дома, квантовый торнадо вращает атомы и частицы.

Чтобы заставить торнадо имитировать черную дыру, исследователям пришлось использовать гелий в его сверхтекучем состоянии, когда его вязкость позволяет ему свободно течь. Эти свойства позволили ученым внимательно наблюдать, как гелий взаимодействует с окружающей средой. Это привело к открытию, что крошечные волны на поверхности жидкости имитируют гравитационные условия вокруг вращающихся черных дыр.

Так как же они это сделали? Во-первых, команде пришлось добиться от жидкости определенных свойств. Для этого пришлось охладить несколько литров сверхтекучего гелия до предельно возможных температур — ниже -271°C.

Обычно при вращении микроскопические объекты внутри жидкого гелия, называемые квантовыми вихрями, ведут себя подобно предметам внутри центрифуги — разлетаются друг от друга. Но при ультранизкой температуре гелий приобретает удивительные квантовые свойства, которые стабилизируют его. Используя новое криогенное устройство, исследователям удалось удержать десятки тысяч этих крошечных объектов, создав вихревой поток, напоминающий торнадо.

Успешный эксперимент открывает перед учеными новые возможности для моделирования теорий об искривленном пространстве-времени и гравитации, поскольку исследователи смогут сравнивать взаимодействия в моделируемой черной дыре с собственными теоретическими прогнозами.


— профессор Силке Вайнфуртнер, который возглавляет работу в Лаборатории черных дыр.