研究人员在模拟黑洞中观察固定的霍金辐射
黑洞是太空中引力非常强的区域-如此之强，以至于没有任何东西能够进入其中，包括光。理论预测表明，黑洞周围有一个半径，称为事件视界。一旦事物超过了事件视界，它就再也无法逃脱黑洞，因为重力接近中心时会变得更强。理论物理学家史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）预测，虽然没有什么可以逃脱，但黑洞会自发地发出有限的光，这就是众所周知的霍金。根据他的预测，这种辐射是自发的（即，它是一无所有），并且是固定的（即，其强度不会随时间变化很大）。
以色列以色列理工学院的研究人员最近进行了一项旨在测试霍金的研究。更具体地说，他们检查了人造黑洞中的霍金辐射是否相等。在实验室环境中创建的图像是固定的。
＆＃34;如果您进入，即使是为了照明，也无法脱身，进行这项研究的研究人员之一Jeff Steinhauer告诉Phys.org。 ＆＃34;鹰嘴辐射刚好在事件之外开始，光线几乎无法逸出。真的很奇怪，因为那里什么都没有；它是空的空间。然而，这种辐射从无到有开始，出射并传向地球。＆＃34;
Steinhauer和他的同事创造的人造黑洞长约0.1毫米，是由由8000个atoms原子组成的气体制成的，而atoms原子的数量相对较少。研究人员每次拍摄照片时，黑洞都会被破坏。为了观察其随时间的变化，他们必须制作黑洞，对其进行拍照，然后再创建一个黑洞。这个过程重复了很多次，持续了几个月。
模拟黑洞发出的霍金辐射是由声波而不是光波构成的。 atoms原子的流动速度快于声速，因此声波无法到达事件视界并从黑洞中逸出。但是，在事件范围之外，气体流动缓慢，因此声波可以自由移动。
＆＃34; The的流动速度比声音的速度快，这意味着声音不能逆流而行，＆＃34;斯坦豪尔解释道。让我们说您正试图逆流而上。如果此电流的流动速度比您游泳的速度快，那么您将无法向前移动，因为水流的移动速度太快且方向相反，所以您会被推回，因此您将被卡住。那就是被卡在一个黑洞中并试图从内部到达事件视界的样子。
根据霍金的预测，黑洞发出的辐射是自发的。在之前的一项研究中，Steinhauer和他的同事们能够在他们的人造黑洞中证实这一预测。在他们的新研究中，他们着手研究黑洞发出的辐射是否也是静止的（即，是否随时间保持恒定）。
＆＃34;黑洞应该像黑体一样辐射，黑体本质上是一个发射恒定红外辐射（即黑体辐射）的温暖物体，＆＃34;斯坦豪说。 ＆＃34; Hawking建议说黑洞就像规则的恒星一样，恒星始终不断地辐射某种类型的辐射。这就是我们想要在研究中确认的，并且我们做到了。
霍金辐射由成对的光子（即轻粒子）组成：一个从黑洞中射出，另一个从黑洞中回落。当试图确定他们创建的模拟黑洞发出的霍金辐射时，Steinhauer和他的同事因此寻找相似的声波对，一个声波从黑洞中出来，另一个进入黑洞。一旦确定了这些对，研究人员便试图确定它们之间是否存在所谓的相关性。
＆＃34;我们不得不收集大量数据才能看到这些相关性，＆＃34;斯坦豪说。 ＆＃34;因此，我们进行了97,000次重复实验；共进行了124天的连续测量。
总体而言，这一发现似乎证实了黑洞发出的辐射是固定的，正如霍金所预测的那样。虽然这些发现主要适用于他们创建的模拟黑洞，但可以帮助确认它们是否也可以应用于真实黑洞。
＆＃34;我们的研究也提出了重要的问题，因为我们观察到了模拟黑洞的整个寿命，这意味着我们也看到了霍金辐射是如何开始的，＆＃34;斯坦豪说。 ＆＃34;在未来的研究中，人们可以尝试将我们的结果与对真实黑洞中发生的情况的预测进行比较，以了解＆real＆＃39;正如我们所观察到的，霍金辐射从零开始，然后积累。
在研究人员的某个时候实验中，围绕模拟黑洞的辐射变得非常强，因为黑洞形成了所谓的“内部视界”。除事件视界外，爱因斯坦的广义相对论还预测了内部视界的存在，内部视界描绘了一个更靠近其中心的区域。
在内部视界内部的区域中，重力的牵引力要低得多，因此物体能够自由移动，而不再被拉向黑洞的中心。但是，它们仍然无法离开黑洞，因为它们无法以相反的方向（即，朝向事件地平线）穿过内部地平线。
本质上，事件视界是黑洞的外球，在它的内部，有一个称为内视界的小球，斯坦豪说。 ＆＃34;如果您跌入内部视界，那么您仍然会陷于黑洞中，但是至少您不会感到陷入黑洞中的怪异物理现象。您会处于一种更正常的状态环境，因为重力的吸引力会降低，所以您将不再有这种感觉。＆＃34;
一些物理学家已经预测，当模拟黑洞形成内部视界时，其发射的辐射会变得更强。有趣的是，这正是Technion研究人员创建的模拟黑洞中发生的情况。因此，这项研究可能会启发其他物理学家研究内部视层的形成对黑洞霍金辐射强度的影响。更多信息：观察固定的自发霍金辐射以及模拟黑洞的时间演化。自然物理学（2021）。 DOI：10.1038 / s41567-020-01076-0
