Учёные предсказывают, что вблизи горизонта событий чёрной дыры — границы, за которую ничто не может выйти, происходят экзотические квантовые эффекты. Эти эффекты невозможно наблюдать с помощью современных астрономических детекторов, но их можно исследовать с помощью лабораторных аналогов горизонтов событий.
Теперь Максимилиан Жаке из Лаборатории Кастлера-Бросселя во Франции и его коллеги продемонстрировали новый аналог, использующий квантовую жидкость света [1]. Эта платформа позволяет изучить поведение квантовых полей как вблизи чёрных дыр, так и в произвольном искривлённом пространстве-времени.
Как это работает?
Исследователи направили лазерный луч на набор слоистых полупроводников, зажатых между двумя зеркалами. Фотоны луча соединились с электрон-дырочными связанными состояниями в полупроводниках, образуя гибридные квазичастицы «свет-вещество», называемые поляритонами. Эти квазичастицы коллективно действовали как жидкость света, которая текла внутри полупроводников.
Манипулируя пространственным профилем луча, команда создала искусственный горизонт, где скорость потока переходила от дозвуковой к сверхзвуковой. Звуковые волны, которые естественным образом формировались в этой жидкости, не могли выйти за пределы горизонта — по аналогии с горизонтом событий чёрной дыры.
Используя точную методику измерения, основанную на свете, команда изучила поведение звуковых волн по обе стороны от искусственного горизонта.
Эквивалентный эффект
Считается, что квантовые флуктуации вблизи горизонта событий чёрной дыры создают пары частиц, в которых одна частица имеет отрицательную энергию, а другая — положительную. Первая падает в чёрную дыру, а вторая излучается из неё, и этот процесс приводит к постепенной потере массы чёрной дырой.
Исследователи обнаружили, что их поляритонная жидкость имеет все необходимые компоненты для аналогичного эффекта, но уже со звуковыми волнами вместо частиц.
[– Райан Уилкинсон]
Райан Уилкинсон — ответственный редактор журнала Physics Magazine в Дареме, Великобритания.
[1]: ссылка на источник (здесь необходимо указать конкретную ссылку или номер, если они предоставлены в исходном тексте).
🔬💡🔍