「Quantum vortex」は研究室でのブラックホールの研究に役立ちます。

巨大な重力のおかげで、ブラック ホールの周囲の領域は、宇宙の他の場所では見られない、物理学によって引き起こされる暴力的で乱流な環境です。 宇宙。 実際、ブラックホールは非常に影響力があり、回転すると宇宙の構造そのものを引きずってしまうほどです。 言い換えれば、ブラックホールの近くでは静止しているものは何もありません。

明らかに、ブラックホールを地球から深く研究することはできませんが、研究チームは、 科学者 ノッティンガム大学の教授が次善の一歩を踏み出しました。 研究者らは初めて、渦巻く「量子渦極低温に冷却された超流動ヘリウムの中で、この装置は本質的にブラックホールを模倣します。

これは、 量子トルネード 超流動体は、絶対零度に近い温度で摩擦のない流れ（または信じられないほど低い粘度）やその他の奇妙な挙動を示すことができる物質です。 これらは、回転するブラック ホールの近くで見られる条件を模倣した動作です。

」超流動ヘリウムを使用することで、これまでの水中での実験よりもさらに詳細かつ正確に微視的な表面波を研究することができました。“、 言った パトリック・スワンカラ、ノッティンガム大学のチームリーダー兼研究者。 」超流動ヘリウムの粘度は非常に小さいため、超流動渦との相互作用を徹底的に調査し、その結果を私たち自身の理論的予測と比較することができました。」。

どのようにして 超流体渦 ブラックホールのように見えるかもしれませんが、1915 年のアインシュタインの一般相対性理論がブラックホールについて何を言っているかを思い出すことが重要です。 ザ 一般相対性理論 空間と時間が時空と呼ばれる単一の実体を形成し、質量のある物体が時空を湾曲させると重力が発生することを示唆しています。

ブラックホールは実際には物体ではありませんが、無限に高密度でコンパクトな質量、つまりまさにその中心特異点によって作成された時空の領域です。 物理法則が崩れる。 これらの時空領域の外側の限界は事象の地平線と呼ばれ、光ですらブラック ホールの脱出速度に達するほど速くない点を表します。

ブラックホールにはただ 3 つの既知の特徴: 電荷、 質量 そして 角運動量 または「スピン」。 角運動量を伴って回転するブラック ホール、または「カー ブラック ホール」は、時空の構造も回転方向に引きずります。これは「フレーム ドラッグ」または「フレーム ドラッグ」として知られる現象です。 レンズチラリング効果 最初にそれを提案した科学者によって。

どのようにして レンズチラリング効果 カー ブラック ホールの周囲に物質を強制的に一定の運動をさせるとすると、流体内の渦、あるいはおそらく大気中の竜巻が、そのような時空領域と非常に大まかに類似していることは当然です。 しかし、 チームのブラック ホール シミュレーションの渦について重要なのは、それが単なる流体の中にあるわけではないということです。 製造国 絶対零度まで冷却された超流体。

実験を実施するために、チームは数リットルのヘリウムを保持し、一定の温度まで冷却できる特別な極低温システムを構築しました。 -271℃以下。 これは絶対零度（摂氏 -273.15 度に相当）より約 3 ～ 4 度高い値です。 絶対零度は理論的には可能な限り最も低い温度です。 絶対零度では、すべての原子の運動は停止します。

実験で到達した温度では、液体ヘリウムは通常なら巨大渦の形成を防ぐ量子特性を発現する。 このシステムは、これが実際には回避できないことを示し、チームは最終的に、多数の小さな部品を使用して、過冷却された超流体の中に量子トルネードを構築しました。

」超流動ヘリウムには量子渦と呼ばれる小さな物体が含まれており、それらは互いに遠ざかる傾向があります。“、 彼は続けた スワンカラ。 」私たちのセットアップでは、これらの量子数万を小さな竜巻に似たコンパクトな物体に閉じ込めることができ、量子流体の領域で記録的な強さの渦流を達成することができました。」。

ザ スワンカラ 博士らは、量子竜巻とブラックホールの重力が時空に与える影響との間に興味深い類似点があることを発見した。 研究チームは、この実験によって、一般に湾曲した時空内、さらにはブラックホールの湾曲した時空周辺でさえも、量子物理学をより広範囲にシミュレートする方法が開かれることを期待している。

」2017 年に私たちが最初に行ったアナログ実験でブラック ホール物理学の明確な証拠を初めて観察したとき、それは他の方法では研究することが不可能ではないにしても困難ないくつかの奇妙な現象を理解する上で重要な瞬間でした。」と彼は声明で説明している シルケ・ヴァインフルトナー、 の頭 ブラックホール研究室 この実験が開発され、実施された場所。 」今回、最も洗練された実験により、私たちはこの研究を次のレベルに引き上げ、最終的には天体物理学ブラックホールの周りの曲がった時空で量子場がどのように振る舞うかを予測することにつながる可能性があります。」。

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