211service.com
Akustisk sort hul lavet i Bose-Einstein-kondensat
En af de mange mærkelige egenskaber ved Bose-Einstein Condensates (BECs) er, at lydstrømmen gennem dem er styret af de samme ligninger, der beskriver, hvordan lys bøjes af et gravitationsfelt. Det skaber muligheden for alle former for sjov og spil: I teorien kan fysikere gengive med lyd og BEC'er, uanset hvilken ond måde tyngdekraften har med lys.
I dag siger Oren Lahav og hans kammerater ved Israel Institute of Technology i Haifa, at de har skabt den soniske ækvivalent til et sort hul i en BEC. Det er en præstation, i betragtning af at fysikere har undret sig over denne mulighed i omkring 30 år, og forskellige grupper med evnen til at skabe BEC'er har kørt for at skabe akustiske sorte huller.
Den generelle idé er at oprette en supersonisk strøm af atomer i BEC. Lydbølger, der bevæger sig imod denne strøm, kan aldrig skabe nogen grund. Så det område, hvor flowet skifter fra subsonisk til supersonisk, er en begivenhedshorisont. Eventuelle lydbølger (eller fononer) skabt inden for begivenhedshorisonten kan aldrig undslippe, fordi flowet der er supersonisk. Det er det sorte hul.
Lahav og co etablerede et supersonisk flow ved at skabe en dyb potentialbrønd midt i en BEC, der tiltrækker atomer. Atomerne strømmer ind i det, men kan ikke opgive deres energi, når de ankommer (de er allerede i deres laveste energitilstand), og derfor strømmer de hen over brønden med supersonisk hastighed.
Resultatet er et område inden for BEC, hvor atomerne bevæger sig med supersonisk hastighed. Dette er det sorte hul: enhver fonon, der er uheldig nok til at forvilde sig ind i denne region, kan ikke undslippe.
En grund til, at soniske sorte huller er så højt værdsatte, er, at de burde producere Hawking-stråling. Kvantemekanik forudsiger, at par af virtuelle fononer med lige og modsat momentum konstant burde springe ind og ud af eksistensen i BEC'er.
Hvis et af dette par skulle krydse begivenhedshorisonten, ville det blive suget ind i det sorte hul, for aldrig at undslippe. Den anden ville dog være fri til at gå sin vej. Denne strøm af undslupne ville være den berømte, men endnu ikke observerede Hawking-stråling.
Lahav og hans kammerater er ikke nået så langt endnu, men de har taget et vigtigt skridt hen imod at observere Hawking-stråling og har tydeligt deres øjne på dette mål.
Der er ingen mangel på konkurrence her, og skabelsen af det første soniske sorte hul vil helt sikkert anspore konkurrencen. Forvent at se nogen gøre krav på den første observation af Hawking-stråling snart.
Ref: arxiv.org/abs/0906.1337 : Et sonisk sort hul i et tæthedsomvendt Bose-Einstein-kondensat