“الإعصار الكمي” الأول من نوعه يحقق رقمًا قياسيًا في محاكاة الثقب الأسود

تساعد دوامة السوائل الفائقة التي يتم التحكم فيها في المختبر الفيزيائيين على تعلم المزيد عن سلوك الثقوب السوداء.

الدوامة المتولدة من الهيليوم المبرد إلى جزء صغير فقط فوق الصفر المطلق تحاكي بيئة الجاذبية لهذه الأجسام بدقة عالية لدرجة أنها تعطي نظرة غير مسبوقة حول كيفية سحب وتشويه الزمكان حولها.

“لقد سمح لنا استخدام الهيليوم فائق السيولة بدراسة الموجات السطحية الصغيرة بمزيد من التفصيل والدقة مقارنة بتجاربنا السابقة في الماء.” يشرح الفيزيائي باتريك سافانتارا من جامعة نوتنغهام في المملكة المتحدة، الذي قاد البحث.

هذا هو نظير الهيليوم – الهيليوم -4 – الذي تم تبريده إلى -271 درجة مئوية (-456 فهرنهايت)، أعلى بقليل من الصفر المطلق. عند درجة الحرارة شديدة البرودة، تتباطأ البوزونات الموجودة في الهيليوم-4 بدرجة كافية لتتداخل وتتصرف كذرة واحدة فائقة – سائل عديم اللزوجة، أو سائل فائق.

استخدم الفريق الخصائص الكمومية غير العادية لسائل الهيليوم-4 الفائق لتوليد نوع من “الإعصار الكمي”.

“يحتوي الهيليوم فائق الميوعة على أجسام صغيرة تسمى الدوامات الكمومية، والتي تميل إلى الانتشار بعيدًا عن بعضها البعض.” “يقول Švančara. “في إعدادنا، تمكنا من حصر عشرات الآلاف من هذه الكمات في جسم مضغوط يشبه إعصارًا صغيرًا، مما حقق تدفقًا دواميًا بقوة قياسية في عالم السوائل الكمومية.”

ومن خلال دراسة هذا الإعصار، تمكن الباحثون من تحديد أوجه التشابه بين تدفق الدوامة وتأثير ثقب أسود دوار على الزمكان المنحني حوله. وعلى وجه الخصوص، لاحظ الباحثون موجات واقفة مشابهة للثقب الأسود الدول المقيدةوالإثارة المشابهة لثقب أسود حديث التكوين.

وهذه ليست سوى البداية. والآن بعد أن أثبت الباحثون أن تجربتهم تعمل بالطريقة التي أرادوها، فإن الدوامة مهيأة لفتح مجال جديد من علوم الثقب الأسود.

“عندما لاحظنا لأول مرة بصمات واضحة لفيزياء الثقب الأسود في بحثنا الأولي التجربة التناظرية مرة أخرى في عام 2017لقد كانت لحظة رائعة لفهم بعض الظواهر الغريبة التي غالبًا ما يكون من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، دراستها بطريقة أخرى. يقول الفيزيائي سيلك فاينفورتنر من جامعة نوتنغهام.

“الآن، من خلال تجربتنا الأكثر تعقيدًا، انتقلنا بهذا البحث إلى المستوى التالي، والذي قد يقودنا في النهاية إلى التنبؤ بكيفية سلوك الحقول الكمومية في الزمكان المنحني حول الثقوب السوداء الفيزيائية الفلكية.”

وقد تم نشر البحث في طبيعة.