В потоке воды, служащем моделью черной дыры, были обнаружены случаи изменения частоты волн с положительной на отрицательную. Это, возможно, является классическим аналогом механизма, лежащего в основе хокинговского излучения, сообщает международный коллектив авторов в статье, опубликованной в журнале New Journal of Physics.
Черная дыра – область пространства c настолько сильным гравитационным притяжением, что даже свет не может ее покинуть. Черные дыры возникают, например, при коллапсе массивной звезды. Граница черной дыры называется горизонтом событий. В 1970-х годах британский астрофизик Стивен Хокинг выдвинул гипотезу, что черные дыры, несмотря на свое непреодолимое притяжение, медленно испаряются, теряя энергию и массу. Этот квантовый эффект становится возможен благодаря рождению пар частица-античастица вблизи горизонта событий. Возможен вариант событий, когда античастица, имеющая отрицательную полную энергию, падает в черную дыру, уменьшая тем самым ее энергию покоя и массу, а частица – улетает. Для стороннего наблюдателя это выглядит как излучение черной дыры.
Непосредственно наблюдать испарение черных дыр практически невозможно: дыры за счет него имеют температуру, она настолько мала, что зафиксировать ее астрофизики не могут. Поэтому для исследования хокинговского излучения (испарения) используются теоретические расчеты и аналоговое моделирование в лаборатории.
Жермен Руссо (Germain Rousseaux), Ульф Леонхардт (Ulf Leonhardt) и их коллеги использовали оборудование французской лаборатории GENIMAR, обычно применяющееся для исследования воздействия волн и течений на берега и на корпуса подводных лодок. Эксперимент, проведённый с помощью 30-метрового водоканала с мощным насосом на одном его конце и волновой машиной на другом, показал, что в потоке воды образуются "антиволны", которые вздымались и опускались в направлении, противоположном движению основного потока. Это не античастицы, конечно, но, по сути, их аналог. Согласно теории Хокинга, появлению таких волн предшествует наличие волн двух типов: с положительной частотой и с отрицательной. Группа Леонхардта искала с помощью нескольких видеокамер именно случаи изменения частоты водяных волн с положительной на отрицательную, чего ранее никто не делал. Исследователям удалось зафиксировать такие случаи, причем гораздо больше, чем предсказывали теоретические вычисления. Чем объясняется расхождение с теорией, пока непонятно.
Недавно Леонхардт (известный также своими работами по другой модной теме – квантовой левитации) в составе другой группы занимался моделированием черных (и белых) дыр с помощью электромагнитных волн.
