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科学家用实验证实霍金是对的:黑洞最终会消失

时间:2019-06-11 18:30  编辑:眼爆科技

凤凰网科技讯 北京时间6月11日消息,1974年,斯蒂芬霍金(Stephen Hawking)做出了他最著名的预测之一:黑洞最终会完全消失。

以色列科学家在实验室中证实了霍金辐射的存在

根据霍金的理论,黑洞并不完全是黑的,实际上会向外辐射粒子。霍金认为,这种辐射最终会从黑洞中吸走足够多能量和质量,造成黑洞消失。虽然这一理论被广泛认为是正确的,但曾经被认为几乎无法得到证明。

但是,物理学家第一次证实了这种难以捉摸的霍金辐射至少在实验室中证实了它的存在。由于霍金辐射过于微弱,我们目前的仪器无法在太空中探测到霍金辐射,但现在物理学家已经利用一个模拟黑洞观察到了霍金辐射,他们利用声波和宇宙中一些温度最低、最奇怪的物质模拟了黑洞。

正粒子-反粒子对

黑洞的引力异常强大,即使是运动速度达到光速的光子也无法逃脱它的引力。虽然太空中的真空通常被认为是空的,但量子力学的不确定性,决定了真空充满了虚拟粒子物质粒子和反物质粒子对。反物质粒子与对应的物质粒子具有相同的质量,但带有相反的电荷。物质粒子和反物质粒子对也被称作正粒子-反粒子对或正粒子-负粒子对。

通常情况下,一对虚拟粒子出现后,它们会立即相互湮灭。但是,在黑洞旁边,异常强大的引力会将粒子对拆散,一个粒子被黑洞吸收,另一个粒子辐射到太空。被黑洞吸收的粒子带有负能量,它们会减少黑洞的能量和质量。吸收足够多的这些虚拟粒子,黑洞最终会消失。逃逸的粒子构成了霍金辐射。

霍金辐射非常弱,我们目前无法在太空中探测到它,但物理学家已经提出非常有创意的方法,在实验室中测量霍金辐射。

瀑布事件视界

物理学家杰夫斯坦豪尔(Jeff Steinhauer)及其在以色列理工学院的同事,利用一种被称为玻色-爱因斯坦冷凝物的温度极低的气体来模拟黑洞的事件视界。在这种气体的气体流中,他们设置了一处悬崖,形成了一个气体瀑布。当气体流过瀑布时,它将足够的势能转化为动能,气体流动的速度将超过声速。

研究人员在气流中使用了成对的声子或量子声波,而非物质和反物质粒子。气体流动缓慢一侧的声子,运动方向与气流相反,会远离瀑布,而快速流动一侧的声子无法远离瀑布,会被超音速气体黑洞捕捉。

斯坦豪尔向Live Science表示:这种现象与我们尝试逆着流速超过我们游泳速度的水流游泳相似。我们感觉自己向前进了,但实际上是向后退了。这类似于黑洞中的光子试图从黑洞逃逸,但被引力拉向了相反方向。

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