天體物理學認為，當物質密度達到足夠大並塌陷後一個被稱之為“奇點”的點時，黑洞就會形成。黑洞擁有驚人引力，任何物質——甚至光線在內都無法逃脫黑洞周圍一個被稱之為“事件視界”的邊界拖拽，簡單地說就是被黑洞吞噬，稱此為黑洞。
但物理學家也可以創造只吸收聲音的人造黑洞。具體方式是“哄騙”一種材料以超音速在介質中移動，在介質中穿行的聲波無法跟上這種材料的速度，就像魚兒在快速流動的河流中遊動一樣。聲音最終被類似河流的事件視界捕獲。
目前，材料物理學家正將目光聚焦所謂的“玻色-愛因斯坦”冷凝物。“玻色-愛因斯坦”冷凝物是物質的一種量子態，此時的原子團行為與單個原子類似。在此之前，科學家已經能夠讓冷凝物以超音速移動。美國科羅拉多州大學博爾德分校的埃里克·科內爾(Eric Cornell)表示，在操縱“玻色-愛因斯坦”冷凝物過程中，物理學家能夠創造聲學黑洞。
基本介紹
- 中文名：聲學黑洞
- 釋義：哄騙材料以超音速在介質中移動
- 首次提出人：埃里克·科內爾(Eric Cornell)
- 首次實驗者：斯蒂恩豪爾等人
- 用途：測量霍金輻射的微妙跡象
- 相關科學家：比爾·尤魯、肖恩·卡洛爾等
實驗,意義,未來套用,
實驗
實驗過程中，斯蒂恩豪爾等人將大約10萬個帶電銣原子冷卻到只比絕對零度高出不到十億分之十的溫度，同時藉助磁場捕獲這些原子。在一束雷射的幫助下，研究人員隨後創建一個電勢井以吸引銣原子同時促使它們在這種材料中以超音速Z字形穿過電勢井。這一過程產生了一個持續8毫秒左右的超音速流，進而快速形成一個能夠捕獲聲音的聲學黑洞。創造人造黑洞具有非常重要的意義，能夠促使科學家第一次探測霍金輻射。
量子力學認為，成對粒子可以自然而然地在真空區出現。在彼此湮滅並最終雙雙消失前，成對粒子——由一個粒子及其反粒子構成——可以存在非常短暫的時間。霍金在上世紀70年代指出，如果成對粒子在黑洞邊緣附近形成，其中的粒子在被摧毀前可能掉入黑洞，反粒子則被擱淺在事件視界之外。對於觀察者而言，這個粒子將以輻射的方式存在。在聲學黑洞中，霍金輻射將以類似粒子的振動能量包形態存在，也就是所說的“聲子”。
意義
加州理工學院宇宙學家肖恩·卡洛爾(Sean Carroll)表示，尋找霍金輻射對物理學來說具有非常重要的意義。
霍金的理論提出了有關量子力學如何適用於被引力扭曲的太空環境的一些基本觀點。量子力學的數學基礎則被用於計算宇宙在膨脹期內如何運轉，所謂的膨脹是指太空在大爆炸後不久快速擴張。但利用天文學觀測手段探測霍金輻射並不是一件容易的事情，原因在於：典型黑洞的蒸發因能量更高的輻射源變得暗淡，其中就包括大爆炸的“餘輝”宇宙微波背景輻射。
未來套用
在利用聲學黑洞探測霍金輻射之前，研究人員仍有很長的一段路要走。據斯蒂恩豪爾研究小組估計，原子進入其裝置的速度大約要提高9倍，才能創造以聲子形態存在的可探測的霍金輻射。加拿大溫哥華英屬哥倫比亞大學的比爾·尤魯(Bill Unruh)表示：“探測聲學黑洞產生的聲波絕對是一項艱難任務，但同時也是令人興奮的第一步。”尤魯率先提出利用量子流創造人造事件視界的想法。
對此持贊同態度的科內爾指出，以色列研究小組需要創造更為平穩的“玻色-愛因斯坦”冷凝物流，以測量霍金輻射的微妙跡象。
