[圖文]黑洞並非暗無天日?霍金輻射或已被科學家觀察到 | 陽光歷史

 

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[圖文]黑洞並非暗無天日?霍金輻射或已被科學家觀察到

2015年05月25日 宇宙奧秘-短篇 暫無評論 閱讀 332 次


 


    據物理學家組織網9月29日(北京時間)報道,義大利米蘭大學的科學家佛朗哥·貝喬諾及其同事組成的團隊日前宣稱,他們在實驗室中創建的「某類現象」,應該就是科學界一直未曾觀測到的「霍金輻射」。相關論文發表於即將出版的《物理評論快報》上,目前在arXiv.org網站可供參閱。

    蟲洞被科學家描述成連接宇宙遙遠區域間的時空細管,它和黑洞一樣都以相同的方式擾亂其周圍的物質運動。而分辨這兩種情況,能用到的方法就是「霍金輻射」。

    這是霍金在1974年發表的一個令人震驚的設想。他認為,在黑洞外產生的虛粒子對,其中之一被吸引進去,而另一個會逃逸。這個逃逸的粒子獲得了能量,從而不需要與其反粒子相遇湮滅,反倒是可以逃逸到無限遠。以外界的角度看,就像黑洞輻射出了這個粒子一樣。該猜想中的輻射就被命名為「霍金輻射」。

    霍金將量子理論加入到天體物理理論中去,按此說法,黑洞並不像人們此前所想的那樣「暗無天日」,而是會輕微地發出「霍金輻射」的光芒。那個逃逸的粒子吸收了一部分黑洞的能量,使該輻射包含有光子、中子和少量的各種有質量的粒子。「霍金輻射」不違反信息定律,但這種輻射非常之微弱,還非常可能被其他的輻射來源所湮沒,如大爆炸時期留下的宇宙微波背景輻射,因而儘管天文學家數十年的努力觀測,仍一無所獲。

    貝喬諾及同事為了建造出「霍金輻射」,在實驗裝置中向透明的石英玻璃樣本發射了超短(1皮秒)的激光脈衝,產生的折射率分佈(RIP)展現出一個「視界線」(一個天文學中黑洞的邊界),在此邊界以內的光無法逃離。之後,由成像鏡頭以90度收集其輻射光子,然後發送到分光儀以及電荷耦合攝像機中。

    研究人員解釋說,此方式可強烈抑制或消除其他類型的輻射,如切倫科夫狀輻射、四波混頻、自相位調製、螢光等等。最終,觀察到的光子輻射跡象讓他們相信,這是一個由模擬「視界線」催生的「霍金輻射」。

    這很可能是人們首次觀察到的「霍金輻射」跡象。物理學家們認為,如在未來實驗中該結果被證實為「霍金輻射」,其可能對一切黑洞甚至宇宙的最終命運產生重大影響。

    總編輯圈點

    用彎曲時空量子場論證明坍縮中的黑洞會有熱輻射,甚至在1974年《自然》雜誌正式發表這篇論文之前,霍金的結論就已被很多文章引用。由於它徹底顛覆了經典廣義相對論,所以當年曾在理論物理學界和天體物理學界引起軒然大波。從那時起,科學家們就一直在太空中苦苦搜尋霍金輻射的蛛絲馬跡。儘管貝喬諾觀察到的「某種現象」現在還只是實驗室中的模擬,但也足以讓更多的人相信,黑洞原來是熱的,至少不像我們以前認為的那麼黑!





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