• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Bakreaktion observerades för första gången i simulering av svarta hål i vattentank

    Labexperiment med vattentanksimulering för att demonstrera bakreaktion. Kredit:University of Nottingham

    Forskare har avslöjat nya insikter om beteendet hos svarta hål med forskning som visar hur ett fenomen som kallas bakreaktion kan simuleras.

    Teamet från University of Nottingham har använt sin simulering av ett svart hål, involverar en specialdesignad vattentank, för denna senaste forskning publicerad i Fysiska granskningsbrev . Denna studie är den första som visar att utvecklingen av svarta hål till följd av fälten som omger dem kan simuleras i ett laboratorieexperiment.

    Forskarna använde en vattentanksimulator bestående av en dränerande virvel, som den som bildas när man drar i kontakten i badkaret. Detta efterliknar ett svart hål eftersom en våg som kommer för nära avloppet dras ner i plugghålet, oförmögen att fly. System som dessa har blivit allt populärare under det senaste decenniet som ett sätt att testa gravitationella fenomen i en kontrollerad laboratoriemiljö. Särskilt, Hawking -strålning har observerats i ett analogt svart hålsexperiment med kvantoptik.

    Med denna teknik visade forskarna för första gången att när vågor skickas in i ett analogt svart hål, egenskaperna hos själva det svarta hålet kan förändras avsevärt. Mekanismen som ligger bakom denna effekt i deras specifika experiment har en anmärkningsvärt enkel förklaring. När vågor kommer nära avloppet, de trycker effektivt ner mer vatten i plugghålet vilket gör att den totala mängden vatten som finns i tanken minskar. Detta resulterar i en förändring av vattenhöjden, vilket i simuleringen motsvarar en förändring av det svarta hålets egenskaper.

    Huvud författare, Den postdoktorala forskaren Dr. Sam Patrick från University of Nottingham School of Mathematical Sciences förklarar:"Under lång tid, det var oklart om bakreaktionen skulle leda till några mätbara förändringar i analoga system där vätskeflödet drivs, till exempel, med hjälp av en vattenpump. Vi har visat att analoga svarta hål, som deras gravitationsmotsvarigheter, är i sig bakreagerande system. Vi visade att vågor som rörde sig i ett dränerande badkar trycker ner vatten i plugghålet, avsevärt modifiera dräneringshastigheten och följaktligen ändra den effektiva gravitationskraften hos det analoga svarta hålet.

    Det som verkligen var slående för oss är att bakreaktionen är tillräckligt stor för att den gör att vattenhöjden över hela systemet sjunker så mycket att man kan se det med ögat! Detta var verkligen oväntat. Vår studie banar väg för att experimentellt undersöka interaktioner mellan vågor och den tid de rör sig genom. Till exempel, denna typ av interaktion kommer att vara avgörande för att undersöka avdunstning av svarta hål i laboratoriet. "

    Svarthålsforskning vid University of Nottingham har nyligen fått en finansieringshöjning på 4,3 miljoner pund för ett treårigt projekt som syftar till att ge ytterligare insikter i det tidiga universums fysik och svarta hål.

    Forskargruppen kommer att använda kvantsimulatorer för att efterlikna de extrema förhållandena i det tidiga universum och svarta hål. Nottingham-teamet kommer att använda ett nytt statligt laboratorium för att sätta upp ett nytt hybrid superfluid optomekaniskt system för att efterlikna kvantsvarta hålsprocesser i laboratoriet.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com