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科學家造出首個「量子龍捲風」,擬態更接近現實的黑洞

2024年03月22日 首頁 » 熱門科技

科學家造出首個「量子龍捲風」,擬態更接近現實的黑洞


黑洞是接近物理理論極限的物體,對黑洞理解越多越能揭開當前宇宙未知秘密。最近科學家首次創造出由超流體氦構成的「量子龍捲風」,能讓我們在實驗室模擬最可怕的黑洞環境。

氦冷卻到接近絕對零度時會變成超流體(superfluid),這種狀態下量子液體的流動沒有摩擦力,移動不會損失動能,攪拌後還可以形成無限旋轉的渦流。

最近,來自諾丁漢大學、倫敦國王學院、紐卡素大學的團隊更在量子流體領域實現破記錄強度的超流體漩渦,成功將數以萬計的量子「關在」類似小型龍捲風的緊湊物體中。

黑洞很難研究,任何距離黑洞過近的物質都會被吸過去開始繞著黑洞旋轉,就像水盤旋流進排水孔一樣,因此可以理解黑洞類似強烈漩渦。

過去其他實驗已嘗試利用水、聲波模擬黑洞,但氦超流體的模擬更接近現實,能讓科學家更詳細準確研究微小表面波。

科學家造出首個「量子龍捲風」,擬態更接近現實的黑洞


專為超流體氦實驗定製化的低溫系統。

團隊利用氦-4超流體不尋常的量子特性產生一種「量子龍捲風」,也順利從中觀察到類似旋轉黑洞扭曲周圍環境的相互作用,尤其是類似黑洞束縛態(bound state)的駐波(standing wave),以及類似黑洞新形成後產生的衰盪(ringdown)。

通過這些更複雜實驗,科學家提升了黑洞模擬研究等級,最終有助我們預測量子場在黑洞周圍彎曲時空的種種行為。

新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

(首圖來源:諾丁漢大學)

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