โดย Tia Ghose เผยแพร่มิถุนายน 26, 2017 ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ เว็บตรง การทดลองใหม่ได้จําลองขอบของหลุมดําในอ่างอาบน้ําที่เต็มไปด้วยน้ําสีเขียวเรืองแสงซึ่งแสดงไว้ที่นี่ (เครดิตภาพ: มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)นักคณิตศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ได้จําลองพื้นที่รอบหลุมดําโดยใช้คลื่นขณะที่พวกเขาวนรอบท่อระบายน้ําในอ่างน้ําที่เรียบง่าย
การจําลองใหม่นี้เป็นครั้งแรกที่ยืนยันทฤษฎีที่เสนอมานานซึ่งเรียกว่า superradiance เกี่ยวกับวิธีที่หลุม
ดําพังทลายลง Silke Weinfurtner ผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าวว่านักคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยนอตติงแฮมในอังกฤษกล่าว”ปรากฎว่าคลื่นในการตั้งค่าของเราเป็นไปตามคณิตศาสตร์เดียวกันถ้าคุณจะทําเป็นความผันผวนเล็กน้อยรอบหลุมดํา” Weinfurtner “สํารับระลอกคลื่นเล็ก ๆ น้อย ๆ ในระบบนี้ดูเหมือนอะนาล็อกของหลุมดําหมุน” [ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์หรือนิยาย? ความน่าเชื่อถือของแนวคิด Sci-Fi 10 ประการ] การหมุนของหลุมดําหลุมดําหรือวัตถุท้องฟ้าขนาดใหญ่และหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีได้สามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์โดยสามลักษณะ: มวลประจุและการหมุนหรือโมเมนตัมเชิงมุม หลุมดําขว้างปาวัตถุใด ๆ ที่ผ่านไปไกลเกินขอบฟ้าเหตุการณ์ของพวกเขา แม้แต่แรงโน้มถ่วงก็ไม่สามารถหลบหนีเงื้อมมือของพวกเขาได้ แต่สิ่งที่เกิดขึ้นในเขตชานเมืองของขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดํานั้นชัดเจนน้อยกว่าเล็กน้อย
วิดีโอแนะนําสําหรับคุณ…
หลุมดํายังสามารถตายได้ วิธีหนึ่งที่วัตถุมวลมากพิเศษเหล่านี้ละลายคือผ่านปรากฏการณ์ที่เรียกว่ารังสีฮอว์คิง แนวคิดนี้เสนอครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ Stephen Hawking ระบุว่าการแผ่รังสีควอนตัมสามารถรั่วไหลจากขอบของหลุมดําผ่านกระบวนการที่เรียกว่าอุโมงค์ควอนตัม
แต่ในศตวรรษที่ผ่านมานักฟิสิกส์หลายคนรวมถึงนักฟิสิกส์คณิตศาสตร์ที่มีชื่อเสียง Roger Penrose ได้เสนออีกวิธีหนึ่งที่หลุมดําสามารถคลี่คลายลงได้: คลื่นลากไปรอบ ๆ รอบนอกของหลุมดําโดยไม่ข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์อาจได้รับโมเมนตัมเชิงมุมเมื่อหลุมดําเริ่มหมุนช้ากว่า
”โดยปกติเมื่อคุณส่งคลื่นไปยังวัตถุมันจะสูญเสียพลังงานบางส่วน – พลังงานของมันจะถูกดูดซับโดยวัตถุ
หรือกระจัดกระจาย” Mauricio Richartz ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าวนักฟิสิกส์ที่ Federal University of ABC ในบราซิล “ด้วย superradiance มันเป็นอีกทางหนึ่ง: คลื่นเข้าใกล้วัตถุและแทนที่จะได้รับพลังงาน”นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งเสนอว่ากลไกที่คล้ายกันอาจนําไปใช้กับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเข้าใกล้กระบอกสูบหมุน แต่ไม่มีทางที่จะทดสอบได้เพราะกระบอกสูบจะต้องหมุนด้วยความเร็วแสงเกือบเท่านี้เพื่อผลิตระดับ superradiance ที่ตรวจจับได้ Richartz กล่าว
อ่างน้ําขนาดใหญ่แต่ Weinfurtner และเพื่อนร่วมงานของเธอคิดว่าอาจมีวิธีที่ง่ายกว่าในการทดสอบแนวคิดนี้ โดยใช้น้ําและคลื่น Weinfurtner ได้ลองจําลองอย่างง่ายๆ เป็นครั้งแรกโดยใช้ถังที่มีรูอยู่ด้านล่าง แต่นั่นก็นําไปสู่น้ําท่วม
สําหรับการศึกษาใหม่ซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 14 มิถุนายนใน วารสารฟิสิกส์ธรรมชาติ (เปิดในแท็บใหม่)กลุ่มนี้ใช้อ่างอาบน้ําที่มีความซับซ้อนมากขึ้น ทีมงานใช้อ่างขนาดใหญ่ยาว 9.8 ฟุต (3 เมตร) ที่มีท่อระบายน้ําอยู่ตรงกลาง พวกเขาใส่สีย้อมสีเขียวเรืองแสงในน้ํา เหนืออ่างพวกเขาวางเซ็นเซอร์ตรวจจับแสงที่ตรวจจับคลื่นบนขอบเขตระหว่างน้ําและอากาศซึ่งในทางกลับกันจะวัดการเปลี่ยนแปลงของความเร็วคลื่นในน้ํา กระดาษชิ้นพิเศษที่มีรูเล็ก ๆ เจาะเข้าไปยังใช้เพื่อติดตามการไหลของของเหลวในบริเวณรอบ ๆ กระแสน้ําวน เมื่อคลื่นเข้าใกล้ “หลุมดํา” ที่วนเวียนอยู่ของท่อระบายน้ํา พวกมันก็เบี่ยงเบนไปโดยมีแอมพลิจูดเพิ่มขึ้นประมาณ 14 เปอร์เซ็นต์ หรือความสูงต่อคลื่น ซึ่งหมายความว่าพวกมันได้รับพลังงานจริงๆ
การค้นพบใหม่แสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ของ superradiance นั้นแข็งแกร่งอย่างน่าประหลาดใจแม้ว่าเงื่อนไขจะไม่เหมาะ Weinfurtner กล่าว
” ถ้าคุณไม่มีขอบฟ้าที่เข้มงวดล่ะ? ถ้าอะไรหนีรอดไปได้อีกล่ะ” นายเวนเฟิร์ตเนอร์กล่าว
(เห็นได้ชัดว่าหลายสิ่งหลายอย่างสามารถหลบหนีจากอ่างระบายน้ําซึ่งแตกต่างจากหลุมดําที่แท้จริง)
ปรากฎว่าแม้แต่ระบบที่ไม่สมบูรณ์เหล่านี้ก็แสดงให้เห็นถึงปรากฏการณ์นี้
”ด้วยการขยายการทดลองแบบอะนาล็อกคลื่นน้ําแบบเก่าด้วยวิธีที่ท้าทายและจินตนาการทางเทคนิค Silke Weinfurtner และเพื่อนร่วมงานของเธอได้สร้างสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นการสาธิตในห้องปฏิบัติกาครั้ง
