Černé díry v laboratoři a první kvantové tornádo!

To, že lidé vytvoří v laboratoři černou díru, která vcucne celou zemi děsilo lidi už při spuštění prvního urychlovače částic a dodnes tato obava v mnoha lidech přetrvává. Nicméně důvody k obavám v této oblasti opravdu nejsou opodstatněné. Pokud bychom takovou malou díru vytvořili, prakticky okamžitě by anihilovala. Černé díry jsou totiž typické Hawkingovým zářením, které by veškerou hmotu okamžitě spotřebovalo.

Černá díra jako nádržka s heliem

Vědci se přesto nevzdávají a černé díry je fascinují natolik, že se nespokojí jen s výpočty, ale chtějí prostředí černých děr simulovat i zde na Zemi. Vědci si tak vytvořili simulaci tzv. kvantového tornáda. A ne nejedná se o žádnou ezoterickou záležitost, ale o napodobení podmínek v okolí černých děr.

Helium, které ochladíme k teplotě blížící se absolutní nule (-273,15 °C – teplota, při které se zastavuje pohyb částic), se začne chovat jako tzv. supratekutina, tedy tekutina, která proudí bez tření a neztrácí tak kinetickou energii. Po zamíchání tak může tato tekutina vytvářet víry, které se točí do nekonečna.

Všude samá kvanta

Suprakapalné helium obsahuje tzv. kvantové víry, které mají tendenci se od sebe šířit. “V našem nastavení se nám podařilo uzavřít desítky tisíc těchto kvant do kompaktního objektu připomínajícího malé tornádo, čímž jsme dosáhli vírového proudění s rekordní silou v oblasti kvantových tekutin,” řekl vedoucí projektu Patrik Švančara z University of Nottingham ve Spojeném Království.

Kvantový vír v experimentu se supratekutým heliem

Pokrok v poznání

Doposud se v laboratorních podmínkách černé díry simulovaly pomocí vody a zvukových vln. To však zejména kvůli tření vody příliš neodpovídá reálným podmínkách. S použitím supratekutého hélia, které nevykazuje známky tření se tak můžeme více přiblížit simulaci samotného časoprostoru a černé díry.

Také extrémně nízká viskozita kapalného helia umožnila pečlivější a detailnější zkoumání interakcí povrchových vln s tornádem. Tyto interakce jsou analogické tomu, co se odehrává v okolí černých děr a umožňuje detailněji pozorovat chování kvantových polí v rotujícím různě zakřiveném časoprostoru.

Studie publikována v prestižním časopise Nature nám tak odhaluje další tajemství jen stěží zkoumatelných černých děl, o jejichž existenci jsme ještě do nedávna neměli sebemenší tušení.

Hlubší bádání

Rotating curved spacetime signatures from a giant quantum vortex
Absolutní nula
Quantum tornado provides gateway to understanding black holes

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *