Un vortex cuantic a fost creat pentru a desluși modul în care găurile negre provoacă deformări ale spațiului și timpului

Oamenii de știință au creat o tornadă cuantică gigantică în interiorul unui superfluid de heliu și vor să o folosească pentru a cerceta natura enigmatică a găurilor negre.

Vârtejul – realizat din heliu lichid răcit până aproape de zero absolut – se mișcă fără frecare, ceea ce îl face să imite modul în care găurile negre în rotație deformează spațiul-timp care le înconjoară.

Prin studierea vârtejului, fizicienii ar putea culege informații importante despre comportamentul monștrilor cosmici. Cercetătorii și-au publicat descoperirile pe 20 martie în revista Nature.

„Folosirea heliului superfluid ne-a permis să studiem undele de suprafață minuscule cu mai multe detalii și mai multă acuratețe decât în cazul experimentelor noastre anterioare în apă”, a declarat autorul principal Patrik Svancara, fizician la Universitatea din Nottingham, Marea Britanie, într-un comunicat. „Deoarece vâscozitatea heliului superfluid este extrem de mică, am putut să investigăm meticulos interacțiunea lor cu tornada superfluidă și să comparăm rezultatele cu propriile noastre proiecții teoretice”.

Funcționarea găurilor negre rămâne un mister persistent pentru fizicieni. Legile cunoscute ale fizicii se rup în prezența atracției gravitaționale infinite a acestor obiecte extreme. Pentru cei care caută să combine teoria relativității generale a lui Einstein cu mecanica cuantică, acest lucru înseamnă că deformarea spațiului-timp de către găurile negre oferă o atracție seducătoare.

În absența unei rupturi cataclismice spațiu-timp pe Pământ, echipa care a realizat noul studiu a căutat un sistem model care ar putea simula unele dintre vârtejurile extreme care există în jurul găurilor negre. După ce au supraîncălzit heliul lichid până la câteva fracțiuni peste zero absolut, l-au plasat în interiorul unui rezervor cu o elice în partea de jos pentru a agita un vortex în interiorul fluidului.

„Heliul superfluid conține obiecte minuscule numite vortexuri cuantice, care tind să se depărteze unele de altele”, a declarat Svancara în comunicat. „În montajul nostru, am reușit să confinăm zeci de mii de aceste cuante într-un obiect compact asemănător unei mici tornade, obținând un flux de vortexuri cu o forță record în domeniul fluidelor cuantice”.

Citește și: Alertă de furtună geomagnetică. O puternică explozie solară de puterea G1 se îndreaptă spre Pământ

Studiind vârtejul cuantic, oamenii de știință au găsit asemănări convingătoare cu modul în care se comportă găurile negre în spațiu. În special, ei au observat un fenomen similar al găurilor negre, numit ringdown, adică atunci când o gaură neagră nou fuzionată se clatină pe axa sa.

Acum că au fost observate paralele mai simple, cercetătorii își vor antrena experimentul asupra unor aspecte mai misterioase ale comportamentului găurilor negre.

Acest lucru „ne-ar putea conduce în cele din urmă să prezicem cum se comportă câmpurile cuantice în spațiile curbe din jurul găurilor negre astrofizice”, a declarat în comunicat coautorul Silke Weinfurtner, profesor de fizică la Universitatea din Nottingham.

Citește și: Echinocţiul de primăvară 2024. Ziua cu armonie totală între zi şi noapte. Semnificații, tradiții, superstiții