Ученые попытались узнать физику черных дыр на эксперименте с гелием

Ученые создали гигантский квантовый торнадо внутри сверхтекучего гелия и хотят использовать его для исследования загадочной природы черных дыр.

Водоворот, созданный из жидкого гелия, охлажденного до почти абсолютного нуля, движется без трения, имитируя то, как вращающиеся черные дыры деформируют пространство-время, которое их окружает.

Изучая вихрь, физики смогли получить важную информацию о поведении космических монстров. Они опубликовали свои выводы в журнале Nature.

"Использование сверхтекучего гелия позволило нам изучать крошечные поверхностные волны с большей детализацией и точностью, чем в наших предыдущих экспериментах в воде, - говорит ведущий автор Патрик Сванкара, физик из Ноттингемского университета в Великобритании. - Поскольку вязкость сверхтекучего гелия чрезвычайно мала, мы смогли тщательно исследовать его взаимодействие со сверхтекучим торнадо и сравнить полученные результаты с нашими собственными теоретическими прогнозами".

Устройство черных дыр остается постоянной загадкой для физиков. Известные законы физики нарушаются в присутствии бесконечного гравитационного притяжения этих экстремальных объектов. 

В связи с невозможность практических исследований разрыва пространства-времени здесь, на Земле команда, стоящая за новым исследованием, обратилась к модельной системе, которая могла бы имитировать некоторые экстремальные вихри, существующие вокруг черных дыр.

После охлаждения жидкого гелия до температуры на несколько долей выше абсолютного нуля они поместили его в резервуар с пропеллером на дне, чтобы создать вихрь внутри жидкости.

Затем, наблюдая за движением сверхтекучей жидкости (которая течет примерно в 500 раз легче воды), исследователи заметили, как тысячи крошечных вихрей внутри нее объединились в гигантский водоворот.

"Сверхтекучий гелий содержит крошечные объекты, называемые квантовыми вихрями, которые имеют тенденцию распространяться друг от друга, - поясняет Сванкара. - В нашей установке нам удалось заключить десятки тысяч этих квантов в компактный объект, напоминающий небольшой торнадо, добившись вихревого потока с рекордной силой в области квантовых жидкостей".

Изучая квантовый водоворот, ученые обнаружили убедительное сходство с тем, как черные дыры ведут себя в космосе. 

Теперь, когда зафиксированы эти параллели, исследователи проведут эксперимент на более загадочных аспектах поведения черных дыр.

"Это, в конечном итоге, может привести нас к предсказанию поведения квантовых полей в искривленном пространстве-времени вокруг астрофизических черных дыр", - добавляет соавтор Силке Вайнфуртнер, профессор физики Ноттингемского университета.