霍金辐射是什么 实验室形成的黑洞的行为是什么?

霍金辐射是什么?

1974年，史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)提出了理论，认为宇宙中最暗的引力庞然大物，即黑洞，不是天文学家想象的那种吞噬黑星的吞食者，而是它们自发地发光——这种现象现在被称为霍金辐射。

实验室形成的黑洞的行为是什么

没有天文学家观察到霍金的神秘辐射，而且由于预测它非常暗，所以他们可能永远不会观察到。这就是为什么今天的科学家正在制造自己的黑洞的原因。

以色列理工学院的研究人员就是这样做的。他们用几千个原子创造了一个黑洞类似物。他们试图确认霍金的两个最重要的预测，即霍金辐射是一无所有而产生的，并且其强度不会随时间变化，这意味着它是静止的。

“黑洞应该焕发像一个黑色的机身，它本质上是一个温暖的对象，发出持续的红外辐射，”研究的共同作者杰夫·斯坦豪尔，物理学在技术Technion工业以色列理工学院副教授，在声明中说。“霍金建议黑洞就像规则的恒星一样，恒星一直不断地发出某种类型的辐射。这就是我们想要在研究中证实的，并且我们做到了。”

黑洞的引力是如此强大，以至于一旦光子或轻粒子越过其不可返回点(称为事件视界)，甚至没有光无法逃脱其控制 。为了逃避这个边界，粒子将不得不打破物理定律并且以比光速更快的速度传播。

霍金指出，尽管有任何穿过事件视界的东西都无法逃脱，但是由于量子力学和所谓的“虚拟粒子”，黑洞仍然可以自发地从边界发射光。

正如海森堡的不确定性原理所解释的那样，即使是空间的完全真空也充满了成对出现和消失的“虚拟”粒子。这些具有相反能量的短暂粒子通常几乎立即相互歼灭。但是由于事件视界的极端引力，霍金建议可以分离成对的光子，一个粒子被黑洞吸收，另一个粒子逃逸进入太空。被吸收的光子具有负能量，并从黑洞中减去质量形式的能量，而逃逸的光子变成霍金辐射。仅凭这一点，如果有足够的时间(比宇宙的寿命更长的时间)，黑洞可能会完全蒸发掉。

斯坦因豪尔对《生命科学》说：“霍金的理论是革命性的，因为他将量子场论的物理学与广义相对论结合在一起。”爱因斯坦的理论描述了物质如何使时空扭曲。“通过在物理示例中研究这两种理论的结合，仍在帮助人们寻找新的物理定律。人们想验证这种量子辐射，但是对于真正的黑洞却很难，因为霍金辐射相比之下是如此微弱，空间的背景辐射。”

这个问题激发了Steinhauer和他的同事们创造了自己的黑洞一个比实际交易更安全，更小的黑洞。

研究人员的实验室培养的黑洞制成约8000的流动气体的铷原子冷却到由激光束几乎绝对零度和保持在适当位置。他们创造了一种神秘的物质态，称为玻色——爱因斯坦凝聚物(BEC)，它使成千上万的原子像一个原子一样一致地相互作用。

使用第二激光束，所述团队创建的悬崖势能，这引起了气体流等水冲下来瀑布，从而产生视界其中气体的一半比流动更快声速，其他慢一半 在该实验中，研究小组正在寻找声子对，即量子声波，而不是气体中自发形成的光子对。

Steinhauer解释说，速度较慢的一半上的声子可以逆着气流从悬崖上传播，而速度较快的一半上的声子则被超音速流动气体的速度所困。“这就像试图逆流而上，要比游泳快得多。[就像]陷入黑洞一样，一旦进入内部，就不可能到达地平线。”

一旦找到这些声子对，研究人员就必须确认它们是否相关，以及霍金辐射是否随时间保持恒定(如果静止)。这个过程很棘手，因为每次他们拍摄黑洞照片时，都会被过程中产生的热量破坏。因此，该团队重复进行了97,000次实验，进行了超过124天的连续测量，以找到相关性。最后，他们的耐心得到了回报。

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