Ученые сделали прорыв в исследовании природы черных дыр

В двух статьях описывается новая методика настольных экспериментов, позволяющих ученым впервые экспериментальным образом разрешить ряд казавшихся ранее неразрешимыми вопросов, имеющих отношение к проблемам гравитации, теории относительности и черных дыр.

Первая из них описывает возможность наблюдения экзотических видов излучения черных дыр, другая углубляет нас в книги по истории.

В статье, опубликованной в Nature теоретик Ульф Леонард (Ulf Leonard) из университета Сент-Эндрю, Шотландия, предлагает модифицировать экспериментальную установку для наблюдения за "консервированным светом" - так называется процесс остановки световой волны - чтобы сымитировать горизонт событий черной дыры. Это позволило бы с минимальными затратами существенно расширить понимание физики черных дыр.

"Это что-то вроде голого горизонта событий, поскольку самой черной дыры нет", - говорит он.

Предлагаемое им усовершенствование заключается в генерации "оптической патоки" - газообразного или твердого вещества, останавливающего прохождение света - чьи останавливающие свойства будут постепенно ослабевать на краях. Его действие будет аналогично действию среды, окружающей черную дыру, поскольку внешнему наблюдателю будет казаться, что свет движется все медленнее и медленнее по мере приближения к границе видимости (горизонту событий). Как только свет достигает этого горизонта, он останавливается окончательно - так же как свет в ловушке оптической патоки в экспериментах по его остановке.

"Воздействие гравитации можно смоделировать с помощью материи в экстремальном состоянии", - утверждает Эди Халио (Eddie Halio) из Стэнфорда, а также его коллеги из Калифорнийского центра физики и астрофизики.

Хитрость г-н Леонарда позволит создать модель горизонта событий размером с карандаш, с помощью которой впоследствии можно проверить феномены, которые должны наблюдаться вблизи зияющей пасти черной дыры.

Первым в списке кандидатов на экспериментальную проверку стоит квантовый механизм, впервые предложенный г-н Хокингом в 1974 году.

В соответствии с принципом неопределенности г-н Гейзенберга, пара частиц (например, протонов) может образоваться в физическом вакууме, буквально из "ниоткуда", при этом тут же исчезнув. Г-н Хокинг показал, что вблизи черной дыры одна из таких образовавшихся частиц может исчезнуть за горизонтом событий, оставив парную частицу существовать в обычном пространстве.

Поток таких частиц и является единственным видом излучения, создаваемого самой черной дырой. Аналогично одна из образовавшихся из вакуума частиц может застрять в оптической патоке, так что парная частица может смоделировать излучение, аналогичное процессу, описанному г-н Хокингом.

В номере Nature статья команды французских физиков под руководством Валерия Несвежевского из института Лоэ-Ланжевена в Гренобле, в которой впервые описывается проверка квантовомеханических законов в гравитационном поле. Ранее это не представлялось возможным из-за крайней относительной слабости гравитационного взаимодействия. Что самое интересное в работе французского ученого - так это не сам результат (все получилось именно так, как и предсказывала теория), а то, что описанную экспериментальную установку можно использовать для проверки фундаментального принципа ОТО - принципа эквивалентности гравитационной массы и массы инерции. Этот принцип является фундаментальной (но незыблемой ли?) основой всей современной науки.