Як виготовити чорну діру

Незвичайний експеримент вдалося провести італійським вченим, замість того, щоб створювати технології, які дозволять дослідникам підійти максимально близько до таких екстремальних об'єктів, як чорні діри, вони створили саму чорну діру. Точніше її мікроскопічну імітацію в лабораторних умовах. Незвичайна мікро-діра була створена за допомогою звичайного лазера, зразків чистого скла і чутливих детекторів.

Чорні діри, чиє існування вже прийнято в усьому науковому світі, являють собою останки зоряних ядер, що володіють супервисокою щільністю. Ці об'єкти стискаються до такої щільності, що тут вже немає речовини в звичному розумінні, під дією власної гравітації. Одним з найбільш цікавих властивостей чорних дір є їх нескінченно сильна гравітація, із зони дії якої вже не може вирватися ніякої матеріальний об'єкт. Навіть фотони світла, потрапляючи туди, вже не можуть вирватися.

Зона, далі якої об'єкти вже не можуть покинути "обійми" чорної діри, називається горизонтом подій. Щось подібне і було створено рядом італійських фізиків, які спробували довести, що найбільш екстремальне і труднооб властивість чорних дір реально і на практиці існує.

Фахівці з ряду італійських університетів і лабораторій провели експеримент, в якому вони направляли пучки лазера на дуже чисте скло. У звичайних умовах лазер повинен був проходити через скло, проте, якщо щільність скла або інтенсивність світла перевищує певний рівень, то атоми, складові матеріал, можуть виходити зі свого початкового положення. Це, в свою чергу змінює так званий індекс заломлення матеріалу. Даний параметр говорить про заломлення світла при проходженні через матеріал і відхилення його напрямки від початкового кута входження в матеріал.

Зміна показника заломлення відбувається одночасно з лазерним імпульсом, коли він проходить крізь скло. В результаті переміщення виникає показник індексу обурення. Ефект індексу відбувається не через енергії лазерного імпульсу, і навіть не через зміни показника заломлення, що становить менше 1%, але через швидкість змін, які тривають приблизно 1-2 пікосекунди (трильйонна частка секунди).

У 1974 році британський фізик Стівен Хоукінг запропонував науковому світу новий варіант радіації, який пізніше отримав назву радіації Хоукінга. Хоукінг припустив, що чорні діри - це не квиток в один кінець і все-таки щось здатне вирватися з їх гравітаційного поля. Хоукінг допустив, що радіація особливого типу є свого роду вихлопом чорних дір. Дана радіація складається з випромінювання на основі квантових квазі-віртуальних частинок.

Пізніше було доведено, що з чорних дір можуть фіксуватися випаровування у вигляді пар частинка-античастинка, проте зважаючи на нестабільну природи цього тандему, на практиці зафіксувати це випромінювання складно.

Однак Хоукінг передбачав, що в безпосередній близькості від горизонту подій щільність енергії була настільки велика, що часто надлишкова енергія може перетворити затухаючі пари частинок в реальні частки. Щось схоже відбувається і в великих прискорювачах частинок, на зразок Великого адронного коллайдера. Якщо пари народилися якраз на горизонті подій, тобто на точці, від якої вже немає вороття, то одна з частинок може бути затягнута, тоді як інша залишиться без пари і вона має всі шанси в майбутньому залишатися незв'язаної.

Таким чином, радіація Хоукінга, це, кажучи спрощено, і є такі частинки без пари, які тікають від чорної дірок. Правда, відзначимо, що до сих пір існування ефекту радіації Хоукінга в комплексі так і не було доведено.

А ось що вдалося італійським фізикам, так це відтворити в склі невелику зону, в якій світло просто не може рухатися далі. Теж саме відбувається і на горизонті подій. В одному випадку світло не може йти через викривлення простору під дією сили тяжіння, в інших промінь світла просто розсипається через створених умов в середовищі скла.

За словами вчених, те, що відбувається в склі, відповідає тому, що відбувається в чорній дірі. Правда, у випадку з чорною дірою так відбувається з усіма речовинами, тоді як в склі тільки зі світлом. Вчені кажуть, що у випадку з високоенергетичним випромінюванням в штучному горизонті подій деякі з створюваних віртуальних фотонів цілком можуть бути конвертовані в фотони реальні.

Керівник дослідження Даніеле Фаччіо, каже, що ретельна настройка лазерного імпульсу дозволяє створити умови, при яких відбувається повне поглинання променя атомами кристала скла. "Ми тепер можемо проводити деякі вельми екзотичні й цікаві досліди. Ми в змозі об'єднати горизонти чорних і білих дір (чорні діри, в яких час іде в зворотному напрямку, і які не можуть впускати світло, а здатні лише випускати його), проводити експерименти з лазером в чорних дірах між двома горизонтами подій ", - говорить він.