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[涨姿势] 有史以来第一次“量子龙卷风”让科学家在实验室中模拟黑洞

作者：精品下载站 日期：2024-12-13 16:32:07 浏览：14 分类：涨姿势

有史以来第一次“量子龙卷风”让科学家在实验室中模拟黑洞

超流体中的涡流组合的行为非常像黑洞。

[涨姿势] 有史以来第一次“量子龙卷风”让科学家在实验室中模拟黑洞

当你不能去看黑洞时，就带一个（假的）黑洞回家。

图片来源：visibleimpression/Shutterstock.com

黑洞是我们物理理论极限的物体，所以我们对它们了解得越多，我们就越能检验我们对宇宙的了解。尽管天体物理黑洞的研究方式多种多样，但在实验室中分析黑洞要容易得多。不幸的是，在实验室里放置一个龙卷风会导致该实验室甚至整个地球的毁灭，因此科学家们找到了下一个最好的办法：他们使用量子龙卷风进行了模拟。

当氦冷却到仅比绝对零高几度时，它就变成了超流体。在这种状态下，整个液体变得量子力学。它的流动没有摩擦，因此在移动时不会损失动能，并且当搅拌时，超流体可以形成继续无限旋转的涡流。

“超流氦含有称为量子涡旋的微小物体，它们往往会相互扩散。在我们的设置中，我们成功地将数以万计的量子限制在一个类似于小型龙卷风的紧凑物体中，在量子流体领域实现了破纪录强度的涡流，”该论文的主要作者，诺丁汉大学数学科学学院的帕特里克·斯万卡拉博士在一份声明中说。

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实验室已经用水和声波模拟了黑洞，但超流氦的使用使它们更接近现实——这是因为它是无摩擦的。这是模拟时空和黑洞的更真实的方式。

“与之前的水中实验相比，使用超流氦使我们能够更详细、更准确地研究微小的表面波。由于超流氦的粘度极小，我们能够仔细研究它们与超流龙卷风的相互作用，并将研究结果与我们自己的理论预测进行比较，”斯万卡拉博士补充道。

这项工作已经酝酿多年。最新的结果表明，研究人员如何能够看到类似于黑洞周围存在的相互作用。他们相信这种方法可以帮助研究量子场在旋转和弯曲时空中的行为。

通讯作者教授补充道：“当我们在 2017 年的初始模拟实验中首次观察到黑洞物理的清晰特征时，这是理解一些奇异现象的突破性时刻，这些现象通常很难通过其他方式进行研究，即使不是不可能。” Silke Weinfurtner，领导该实验开发的黑洞实验室的工作

“现在，通过更复杂的实验，我们将这项研究提升到了一个新的水平，这最终可能使我们能够预测量子场在天体物理黑洞周围的弯曲时空中的行为。 ”

该研究发表在《自然》杂志上。

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