Физики увидели хокинговское излучение от искусственной черной дыры,

Генератор волн в лаборатории GENIMAR. Кадр из видеозаписи с сайта лаборатории.

В потоке воды, служащем моделью черной дыры, были обнаружены случаи изменения частоты волн с положительной на отрицательную. Это, возможно, является классическим аналогом механизма, лежащего в основе хокинговского излучения, сообщает международный коллектив авторов в статье, опубликованной в журнале New Journal of Physics.

Черная дыра область пространства c настолько сильным гравитационным притяжением, что даже свет не может ее покинуть. Черные дыры возникают, например, при коллапсе массивной звезды. Граница черной дыры называется горизонтом событий.

В 1970-х годах британский астрофизик Стивен Хокинг выдвинул гипотезу, что черные дыры, несмотря на свое непреодолимое притяжение, медленно испаряются, теряя энергию и массу. Этот квантовый эффект становится возможен благодаря рождению пар частица-античастица вблизи горизонта событий. Возможен вариант событий, когда античастица, имеющая отрицательную полную энергию, падает в черную дыру, уменьшая тем самым ее энергию покоя и массу, а частица улетает. Для стороннего наблюдателя это выглядит как излучение черной дыры.

Непосредственно наблюдать испарение черных дыр практически невозможно: дыры за счет него имеют температуру, но она настолько мала, что зафиксировать ее астрофизики не могут. Поэтому для исследования хокинговского излучения (испарения) используются теоретические расчеты и аналоговое моделирование в лаборатории.

Жермен Руссо (Germain Rousseaux), Ульф Леонхардт (Ulf Leonhardt) и их коллеги использовали оборудование французской лаборатории GENIMAR, обычно применяющееся для исследования воздействия волн и течений на берега и на корпуса подводных лодок. В 30-метровом узком бассейне генерировались волны, направленные против сильного течения. Это, по мнению исследователей, может считаться адекватной моделью процессов, предшествующих зарождению волн хокинговского излучения.

Согласно теории Хокинга, появлению таких волн предшествует наличие волн двух типов: с положительной частотой и с отрицательной. Группа Леонхардта искала с помощью нескольких видеокамер именно случаи изменения частоты водяных волн с положительной на отрицательную, чего ранее никто не делал.

Исследователям удалось зафиксировать такие случаи, причем гораздо больше, чем предсказывали теоретические вычисления. Чем объясняется расхождение с теорией, пока непонятно.

Недавно Леонхардт (известный также своими работами по другой модной теме квантовой левитации) в составе другой группы занимался моделированием черных (и белых) дыр с помощью электромагнитных волн.