人造聲波黑洞溫度首次測得 與“霍金輻射”理論預(yù)測一致

斯蒂芬·霍金首先提出黑洞(圖示)并非全黑，而是會發(fā)出微弱的粒子霧——霍金輻射?，F(xiàn)在，科學(xué)家測量了一個在實驗室中制造的聲波黑洞的溫度。圖片來源：《科學(xué)新聞》

據(jù)英國《科學(xué)新聞》周刊網(wǎng)站近日報道，以色列科學(xué)家在最新一期《自然》雜志撰文稱，他們首次測量了實驗室制造出來的聲波黑洞(捕捉聲音而非光線)的溫度，結(jié)果與“霍金輻射”理論預(yù)測一致，有望證明該理論的正確性。

霍金輻射理論稱，黑洞并非真的全黑，相反，一小撮粒子會從黑洞邊緣流出，黑洞的溫度取決于黑洞的大小。這種霍金輻射非常微弱，無法在真正的黑洞中被觀察到。為了制造出聲波黑洞，研究人員將超冷的銣原子冷卻到玻色—愛因斯坦凝聚態(tài)，并使它們流動。類似于黑洞的引力會捕獲光，流動的原子也會防止聲波逃逸。

研究人員解釋稱，霍金輻射來自量子粒子對。通常，這些粒子會立即相互湮滅。但在黑洞邊緣，如果一個粒子掉進(jìn)去;另一個粒子就會逃逸，產(chǎn)生霍金輻射。在聲波黑洞中出現(xiàn)了類似的情況：成對聲子一個落入黑洞，而另一個逃逸。

他們對逃逸聲子和落入黑洞聲子進(jìn)行測量，估算出黑洞的溫度為0.35億分之一開氏度。論文作者、以色列理工學(xué)院物理學(xué)家杰夫·施泰因豪爾說：“這一結(jié)果與霍金理論的預(yù)測非常一致。”

在霍金輻射理論提出之后，“黑洞信息悖論”也隨之而來。量子力學(xué)認(rèn)為，信息永遠(yuǎn)不會消失;但霍金輻射理論認(rèn)為，逃離黑洞的粒子會慢慢摧毀黑洞的質(zhì)量，經(jīng)過很長一段時間后，黑洞會消失，其內(nèi)的信息也會隨之煙消云散。

研究人員稱，新研究能否幫助科學(xué)家解決信息悖論還是個未知數(shù)，這一難題的最終解決可能需要一種將引力和量子力學(xué)結(jié)合起來的名為“量子引力理論”。但這一理論不適用于聲波黑洞，因為它們不是由引力產(chǎn)生的。施泰因豪爾說：“我們必須在真正的黑洞而非模擬黑洞中解決信息悖論。”

總編輯圈點

人類目前很難直接觀測黑洞，又沒法造出黑洞，不過，施泰因豪爾想了個主意——模擬黑洞。他在實驗室造了一個人工吸收聲音的系統(tǒng)，讓聲音無法從介質(zhì)中逃脫，這也就是所謂的聲波黑洞。幾年前他就發(fā)現(xiàn)，從聲波黑洞中逃逸出來的聲子，是相互關(guān)聯(lián)的配對聲子中的一個，也就是發(fā)現(xiàn)了霍金輻射的聲學(xué)類似物。現(xiàn)在，他又估算出了黑洞的溫度，和霍金的理論預(yù)測非常一致。類比研究很有意思，當(dāng)然科學(xué)家還是期待在有更多積累之后，能在真正的黑洞附近測量這些物質(zhì)。(記者 劉霞)

關(guān)鍵詞： 人造聲波 黑洞溫度