Aprile 18, 2024

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Il vortice quantistico nell'elio imita la rotazione dei buchi neri

Il vortice quantistico nell'elio imita la rotazione dei buchi neri

In laboratorio sulla Terra simuliamo il comportamento spazio-temporale di un buco nero in sistemi fisici che non sono veri e propri buchi neri ma sono descritti da equazioni simili. Abbiamo così potuto verificare l’esistenza di qualcosa di simile all’evaporazione dei buchi neri dovuta all’effetto Hawking. Ma questi erano equivalenti ai buchi neri non rotanti. I fisici sono ora riusciti a simulare il caso dei buchi neri rotanti, il che consentirà in un prossimo futuro di testare l'effetto Hawking anche lì.

Avevamo sperato di poter creare piccoli buchi neri al Large Hadron Collider (LHC), e avevamo buone ragioni per farlo, ma l'universo aveva chiaramente altri buchi neri perché non erano stati scoperti. Questi oggetti, considerati chiavi fondamentali della fisica e dell'astrofisica, purtroppo non sono a portata di mano nei laboratori sulla Terra, almeno sembra ora, e non si tratta di osservare direttamente ciò che sta accadendo. Miliardi di anni luce dal sistema solare, a meno che non ce ne sia uno piccolo collettivocollettivo In Ruota in orbitaRuota in orbita in giro SullySully.

teoria buchi neribuchi neri È una previsione basata sulla teoria Relatività generaleRelatività generale Dottor'EinsteinEinstein. Soluzione EquazioniEquazioni Questa teoria è difficile da studiare matematicamente e spiegare fisicamente, soprattutto perché è un'equazione non lineare. Ma quello grande fisicofisico John Wheeler si rese conto di quel comportamentoSpazio tempoSpazio tempo Può essere modellato dal comportamento del fluido descritto anche da equazioni non lineari. Mentre la teoria di Einstein descrive le variazioni nella geometria dello spazio-tempo, Wheeler proponeva di visualizzarla in termini di… somiglianza parzialesomiglianza parziale Con l'idrodinamica come la geodinamica. Ci saranno fenomeni quantistici osservabili in oggetti infinitesimi che saranno analoghi alla produzione di schiuma, e anche i buchi neri rotanti avranno un comportamento simile a TurbiniiTurbinii Nel liquido.

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Analoghi dei buchi neri nei fluidi in laboratorio

Pertanto negli esperimenti sono stati presi in considerazione diversi modelli analoghi del buco nero, soprattutto perché si può dimostrare che un analogo del buco nero in un liquido dovrebbe produrre la radiazione quantistica di Hawking equivalente all'evaporazione del buco nero a livello delle onde sonore. Nel liquido. La misurazione è a livello di equazioni matematiche, ma la sperimentazione di laboratorio, anche se limitata a questo tipo di sistemi fisici, permette di testare calcoli matematici comuni nei buchi neri falsi e reali.

Abbiamo motivo di credere a questo comportamentoElioElio 4 in un paese Super liquidoSuper liquido,e quindi in grado di fluire senza alcuno resistenzaresistenzacon uno ViscositàViscosità Zero quando si è raffreddato vicino Zero AssolutoZero Assoluto, è particolarmente vicino al comportamento dello spaziotempo nella relatività generale a causa della sua viscosità pari a zero. In particolare, consentirà di testare le relative previsioni Buchi neri di KerrBuchi neri di Kerrquelli che sono in uno stato di rotazione, quando interagiscono con i vari campi fisici che li circondano, Campo elettromagneticoCampo elettromagnetico E la gravità, certo, ma forse anche quella che descrive le particelle TemaTema Materia ordinaria e anche oscura come gli assoni.

Vortici quantistici nell'elio superfluido

Ricercatori diUniversità di Nottingham (Regno Unito), in collaborazione con i colleghi di King's College di Londra E da qui Università di Newcastle,annunciare, attraverso Pubblicato sul famoso giornale natura Che puoi anche trovare gratuitamente su arXiv Nello specifico, è riuscito a produrre un analogo spazio-temporale realistico attorno a un buco nero di Kerr nell'elio-4 superfluido sotto forma di un corpo celeste. idromassaggioidromassaggio Una grande quantità. Ciò era necessario per poter ottenere effetti rilevabili delle loro controparti nella fisica dei buchi neri.

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Creare un grande vortice quantistico, anche se ha solo pochi millimetri di diametro, è tutt’altro che semplice. Era necessario riuscire a combinare un gran numero di vortici quantistici elementari che tendono a non stare insieme.

Il nome vortice quantistico può sembrare esoterico, ma il concetto dietro il nome non è difficile da comprendere. Fu introdotto nel 1949 dal fisico e chimico norvegese Lars Onsager e sviluppato pochi anni dopo da Richard Feynman.

In fisica lo sappiamo Costante di PlanckCostante di Planck Ha la dimensione dell’azione ma anche la dimensione Momento cinematograficoMomento cinematografico Per un corpo rotante esso si ritrova quantistico sotto forma di intero o semiintero della costante di Planck così come esistono stati quantistici discreti di ElettroneElettrone In maismais Dottor'idrogenoidrogeno. Nell'elio-4 allo stato superfluido, proprio a causa dei fenomeni quantistici, i vortici di questo superfluido hanno anche momento angolare quantistico poiché sono insiemi di atomi rotanti. Quindi il vortice quantistico elementare non è altro che un vortice in questo fluido con il proprio momento angolare quantistico. Pertanto, nel loro esperimento, i ricercatori britannici sono riusciti a raccogliere circa 40.000 di questi vortici quantistici elementari.

BeneI fisici sperano anche di testare la radiazione di Hawking dei buchi neri rotanti con la loro nuova controparte del buco nero. Hanno già osservato l’equivalente di schemi quasi normali di buchi neri nell’elio.