天體物理學認為,當物質密度達到足夠大並塌陷后一個被稱之為“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。

  但科學家也可以創造隻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游動一樣。聲音最終被類似河流的事件視界捕獲。

  目前,材料科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裡克·科內爾(Eric Cornell)表示,在操縱“玻色-愛因斯坦”冷凝物過程中,科學家能夠創造聲學黑洞。

  因在實驗上實現“玻色-愛因斯坦”凝聚現象,科內爾曾分享2001年諾貝爾獎。他說,海法以色列理工學院的杰夫·斯蒂恩豪爾(Jeff Steinhauer)及其同事進行的一項新研究,是第一次目標直指在“玻色-愛因斯坦”冷凝物中產生霍金輻射的有証可考的實驗。

  超音速流形成聲學黑洞

  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隻比絕對零度高出不到十億分之十的溫度,同時借助磁場捕獲這些原子。在一束激光的幫助下, 研究人員隨后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”。

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