Ізраїльські фізики перевірили, чи є еквівалент випромінювання Гокінга в «штучній» чорній дірі стаціонарним. Для цього автори створили аналог цих астрономічних об'єктів в лабораторії.
Вивчати чорні діри можна і в лабораторії. Для цього фізики створюють невеликі аналоги цих об'єктів з атомів будь-якого металу в газовій фазі. Тепер на такій моделі вчені вперше зафіксували появу стаціонарного випромінювання Хокінга
Чорні діри - це об'єкти, гравітаційне тяжіння яких настільки сильно, что ни вещество, ни излучение при попадании в них не может выбраться наружу. согласно расчетам и теоретическим предсказаниям, на певній відстані від центру чорної діри існує її горизонт події. Після проходження цього горизонту об'єкт вже не може покинути меж чорної діри і рухається до її центру з зростаючою швидкістю, яка, однак, не може перевищувати світлову.
Фізик-теоретик Стівен Гокінг передбачив, що незважаючи на те, що ніщо не може подолати горизонт подій, чорні діри можуть спонтанно випускати слабкі імпульси випромінювання. Згідно з передбаченнями Гокінга, це випромінювання, назване його ім'ям, є спонтанним - виникає буквально «на рівному місці» - і стаціонарним - тобто, його інтенсивність практично не змінюється з плином часу.
Вчені з Ізраїльського технологічного інституту вирішили перевірити стаціонарність випромінювання Хокінга в лабораторії. Для цього вони створили штучну чорну діру діаметром близько 0,1 міліметра, яка складалася з 8000 атомів рубідію в газовій фазі. Кожен раз, коли дослідники знімали це скупчення, воно руйнувалася через взаємодію зі світлом.
Щоб спостерігати еволюцію штучної чорної діри в часі, вчені повинні були створити об'єкт, сфотографувати його і потім створити новий, цей процес автори повторювали багато разів, протягом декількох місяців. У результаті вченим вдалося помітити, як рубідієва чорна діра починала повільно випаровуватися за рахунок випромінювання подоби Хокінга.
Але у випадку цієї моделі, випромінювання являло собою не електромагнітні хвилі, а звукові атоми рубідію рухаються швидше швидкості звуку, тому звукові хвилі не можуть досягти горизонту подій і вирватися з чорної дири. Однак за межами горизонту подій газ тече повільно, тому звукові хвилі можуть у ньому вільно переміщатися.
Автори спостерігали, як в їх аналогі чорної діри одна звукова хвиля перетинала горизонт подій, рухаючись ззовні, а інша залишала об'єкт, як би обмінюючись місцями з хвилею, що прийшла зовні. Подібний процес відбувається і в реальних чорних дірах: на горизонті подій можуть утворюватися пари частинка-античастинка, одну зі складових якої може затягнути чорна діра. При цьому друга складова пари залишає горизонт подій у вигляді випромінювання Гокінга. У новому дослідженні вчені помітили подібний ефект, але зі звуковими хвилями.
Стаття опублікована в журналі Nature Physics.
