Физики создали излучение Хокинга

Спонтанное излучение, воспроизводящее излучение чёрной дыры без необходимости в ней самой. Длина светящейся области – несколько миллиметров (фото F. Belgiorno et al.)


Излучение чёрных дыр, порождаемое квантовыми эффектами, удалось воспроизвести в лабораторном опыте итальянскому учёному Франко Бельджорно (Franco Belgiorno) из Миланского университета (Università degli Studi di Milano) и его коллегам.

Излучение Хокинга рождается близ горизонта событий чёрной дыры из-за квантовых флуктуаций вакуума. Для астрофизиков важно, что излучение это имеет тепловой спектр и теоретически может быть поймано. Но пока этого не произошло.

Подход, противоположный наблюдению за космическими объектами, — эксперименты на Земле. Излучение Хокинга физики давно "подозревают" в результатах опытов на ускорителях. И, конечно, учёные создавали некие аналоги горизонта событий, например в бассейне с движущейся водой. А теперь исследователи буквально воспроизвели эффект уже на основе электромагнитных явлений.

В роли горизонта событий выступало движущееся в прозрачной диэлектрической среде (плавленое кварцевое стекло) возмущение показателя преломления (refractive index perturbation — RIP). Оно индуцировалось при попадании в образец мощного сверхкороткого лазерного импульса. Путём подбора его частоты и скорости RIP удалось завести световые волны в тупик в системе отсчёта, связанной с RIP. Правда, это был горизонт событий белой дыры, уточняет Technology Review, для цели наблюдения квантовых флуктуаций вакуума — разницы нет.

Выяснилось, что такой горизонт событий излучает фотоны (свет выходил под углом 90 градусов к первоначальному лучу) и излучение это обладает всеми расчётными характеристиками излучения Хокинга. Если заявка итальянцев подтвердится, это будет первым случаем фактического наблюдения эффекта, предсказанного ещё в 1974 году.



Схема опыта. Охлаждаемая цифровая камера, совмещённая со спектрометром, ловит излучение Хокинга. Учёные уделили особое внимание выделению этих фотонов из потока, порождаемого дисперсией входного луча в толще рабочего материала. Длина исходной волны – 1055 нанометров, а фиксируемого приборами "бокового" потока – около 850 нм (иллюстрация F. Belgiorno et al.).

Важно: авторы опыта устроили его так, чтобы подавить любой другой вид излучений (черенковское, рэлеевское рассеивание, флуоресценцию и так далее), способных повлиять на результат. Детали можно узнать из статьи, принятой к публикации в Physical Review Letters.

Membrana