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研究人员使用专门设计的水浴槽模拟黑洞周围的情况

时间：2022-01-12 14:25:13 来源：

模拟黑洞。

通过使用专门设计的水浴器成功地模拟了黑洞周围的条件，一组天文学家在理解宇宙中一个谜团的工作原理方面取得了重大飞跃。该发现为黑洞的物理学提供了新的亮点，这是使用水和发电机产生波的第一个实验室现象，即超辐射现象的第一个实验室证据。

这项工作是由诺丁汉大学数学科学学院的Silke Weinfurtner领导的。她与一个跨学科团队合作，设计并建造了黑洞“浴”和测量系统，以模拟黑洞状况。

温弗纳博士说：“这项研究特别令人兴奋，因为它汇集了物理学家，工程师和技术人员的专业知识，以实现我们模拟黑洞条件并证明存在超辐射的共同目标。”我们相信我们的研究结果将推动对天体物理学中超辐射观测的进一步研究。

什么是超辐射？

诺丁汉实验基于这样一个理论，即旋转的黑洞的事件视界之外的区域（即黑洞的无归引力点）将被旋转以及进入该区域但不散乱的任何波拖曳。超过事件视界时，应进行偏转并散发出比其所携带的能量更多的能量-一种称为超辐射的效应。

超辐射-从旋转的黑洞中提取能量-也被称为彭罗斯机制，它是霍金辐射（黑洞超辐射的量子形式）的先驱。

黑洞实验室中有什么？

温弗纳博士说：“有些怪异的黑洞现象很难甚至无法直接研究。这意味着实验可能性非常有限。因此，这项研究是一项相当大的成就。”

“水槽”是专门设计的3m长，1.5m宽，50cm深的浴缸，中央有一个孔。在封闭的回路中抽水以建立旋转的排水流。一旦达到所需的深度，便会以不同的频率生成波，直到使用特殊设计的3D空气界面传感器创建并记录了超辐射散射效果为止。

用经过特殊改装的缝纫机打出的微小的白纸点来测量流场-模拟黑洞周围流体的流动速度。

这一切都是从卑微的起点开始的

这项研究已经进行了多年。用水产生超辐射效果的最初想法是从水桶和坐浴盆开始的。温弗纳博士说：“这项研究是从一个不起眼的起点开始的。当我在意大利的国际高级研究学院（SISSA）时，我对水基实验有一个最初的想法，我用一个水桶和一个坐浴盆进行了一个实验。但是，当它造成洪水时，我很快就找到了一个可以工作的实验室！

博士后，温福特博士继续与加拿大出生的物理学家比尔·安鲁（Bill Unruh）合作，他对我们对重力，黑洞，宇宙学，弯曲空间中的量子场以及量子力学基础（包括发现Unruh效应。

她到诺丁汉大学的举动加速了她的研究，因为她得以在物理与天文学学院的机器车间的支持下成立了自己的研究小组。

这项研究由工程和物理科学研究委员会，皇家学会和诺丁汉大学资助。

这项研究“涡流中的超辐射的旋转散射”已经发表在《自然物理学》上。它是由物理与天文学学院量子引力实验室的一个团队进行的。

出版物：西奥·托雷斯（Theo Torres）等人，“涡流中的旋转超辐射散射”，自然物理学（2017）doi：10.1038 / nphys4151

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