20 مارس 2024 (أخبار Nanowerk) قام العلماء لأول مرة بإنشاء دوامة كمومية عملاقة لتقليد ثقب أسود في الهيليوم فائق السيولة مما سمح لهم برؤية بمزيد من التفصيل كيف تتصرف الثقوب السوداء التناظرية وتتفاعل مع محيطها. أنشأت الأبحاث التي أجرتها جامعة نوتنجهام، بالتعاون مع كلية كينغز كوليدج لندن وجامعة نيوكاسل، منصة تجريبية جديدة: الإعصار الكمي. لقد قاموا بإنشاء دوامة عملاقة داخل الهيليوم فائق السيولة الذي تم تبريده إلى أدنى درجات الحرارة الممكنة. ومن خلال مراقبة ديناميكيات الموجة الدقيقة على سطح السائل الفائق، أظهر فريق البحث أن هذه الأعاصير الكمومية تحاكي ظروف الجاذبية بالقرب من الثقوب السوداء الدوارة. وقد تم نشر البحث في الطبيعة ("تدوير التوقيعات الزمكانية المنحنية من دوامة كمومية عملاقة").
إعداد تجريبي في المختبر المستخدم في أبحاث الثقب الأسود. (الصورة: ليوناردو سوليدورو) يشرح المؤلف الرئيسي للورقة، الدكتور باتريك سفانكارا من كلية العلوم الرياضية بجامعة نوتنغهام: "لقد سمح لنا استخدام الهيليوم فائق السيولة بدراسة الموجات السطحية الصغيرة بتفصيل ودقة أكبر من تجاربنا السابقة". في الماء. وبما أن لزوجة الهيليوم فائق السيولة صغيرة للغاية، فقد تمكنا من التحقيق بدقة في تفاعلها مع الإعصار فائق السيولة ومقارنة النتائج مع توقعاتنا النظرية الخاصة. قام الفريق ببناء نظام تبريد مخصص قادر على احتواء عدة لترات من الهيليوم فائق السيولة عند درجات حرارة أقل من -271 درجة مئوية. عند درجة الحرارة هذه، يكتسب الهيليوم السائل خصائص كمية غير عادية. تعيق هذه الخصائص عادةً تكوين دوامات عملاقة في السوائل الكمومية الأخرى مثل الغازات الذرية فائقة البرودة أو السوائل الكمومية الضوئية، ويوضح هذا النظام كيف تعمل واجهة الهيليوم فائق السيولة كقوة استقرار لهذه الأجسام.
ويواصل الدكتور سفانكارا: "يحتوي الهيليوم فائق السيولة على أجسام صغيرة تسمى الدوامات الكمومية، والتي تميل إلى الانتشار بعيدًا عن بعضها البعض. في إعدادنا، تمكنا من حصر عشرات الآلاف من هذه الكمات في جسم مدمج يشبه إعصارًا صغيرًا، مما حقق تدفقًا دواميًا بقوة قياسية في عالم السوائل الكمومية. اكتشف الباحثون أوجه تشابه مثيرة للاهتمام بين تدفق الدوامة وتأثير جاذبية الثقوب السوداء على الزمكان المحيط. يفتح هذا الإنجاز آفاقًا جديدة لمحاكاة نظريات المجال الكمي ذات درجة الحرارة المحدودة ضمن المجال المعقد للزمكان المنحني.
يسلط البروفيسور سيلك فاينفورتنر، الذي يقود العمل في مختبر الثقب الأسود حيث تم تطوير هذه التجربة، الضوء على أهمية هذا العمل: "عندما لاحظنا لأول مرة بصمات واضحة لفيزياء الثقب الأسود في تجربتنا التناظرية الأولية في عام 2017، كانت تلك لحظة اختراق". لفهم بعض الظواهر الغريبة التي غالبًا ما يكون من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، دراستها بطريقة أخرى. والآن، من خلال تجربتنا الأكثر تعقيدًا، انتقلنا بهذا البحث إلى المستوى التالي، والذي قد يقودنا في النهاية إلى التنبؤ بكيفية سلوك الحقول الكمومية في الزمكان المنحني حول الثقوب السوداء الفيزيائية الفلكية. يتم تمويل هذا البحث الرائد بمنحة بقيمة 5 ملايين جنيه إسترليني من مجلس مرافق تكنولوجيا العلوم، موزعة على فرق في سبع مؤسسات رائدة في المملكة المتحدة، بما في ذلك جامعة نوتنغهام، وجامعة نيوكاسل، وكلية كينغز لندن. تم دعم المشروع أيضًا من خلال منحة UKRI Network لمحاكاة الكم للفيزياء الأساسية وزمالة Leverhulme Research Leaders التي عقدها البروفيسور سيلك وينفورتنر.
سيتم الاحتفال بتتويج هذا البحث واستكشافه بشكل إبداعي في معرض ambi بعنوان Cosmic Titans في معرض Djanogly، Lakeside Arts، جامعة نوتنغهام، في الفترة من 25 يناير إلى 27 أبريل 2025 (وجولات في أماكن في المملكة المتحدة وخارجها). سيتضمن المعرض منحوتات وتركيبات وأعمال فنية غامرة لكبار الفنانين بما في ذلك Conrad Shawcross RA والتي نتجت عن سلسلة من التعاون المبتكر بين الفنانين والعلماء بتيسير من ARTlab Nottingham.
إعداد تجريبي في المختبر المستخدم في أبحاث الثقب الأسود. (الصورة: ليوناردو سوليدورو) يشرح المؤلف الرئيسي للورقة، الدكتور باتريك سفانكارا من كلية العلوم الرياضية بجامعة نوتنغهام: "لقد سمح لنا استخدام الهيليوم فائق السيولة بدراسة الموجات السطحية الصغيرة بتفصيل ودقة أكبر من تجاربنا السابقة". في الماء. وبما أن لزوجة الهيليوم فائق السيولة صغيرة للغاية، فقد تمكنا من التحقيق بدقة في تفاعلها مع الإعصار فائق السيولة ومقارنة النتائج مع توقعاتنا النظرية الخاصة. قام الفريق ببناء نظام تبريد مخصص قادر على احتواء عدة لترات من الهيليوم فائق السيولة عند درجات حرارة أقل من -271 درجة مئوية. عند درجة الحرارة هذه، يكتسب الهيليوم السائل خصائص كمية غير عادية. تعيق هذه الخصائص عادةً تكوين دوامات عملاقة في السوائل الكمومية الأخرى مثل الغازات الذرية فائقة البرودة أو السوائل الكمومية الضوئية، ويوضح هذا النظام كيف تعمل واجهة الهيليوم فائق السيولة كقوة استقرار لهذه الأجسام.
ويواصل الدكتور سفانكارا: "يحتوي الهيليوم فائق السيولة على أجسام صغيرة تسمى الدوامات الكمومية، والتي تميل إلى الانتشار بعيدًا عن بعضها البعض. في إعدادنا، تمكنا من حصر عشرات الآلاف من هذه الكمات في جسم مدمج يشبه إعصارًا صغيرًا، مما حقق تدفقًا دواميًا بقوة قياسية في عالم السوائل الكمومية. اكتشف الباحثون أوجه تشابه مثيرة للاهتمام بين تدفق الدوامة وتأثير جاذبية الثقوب السوداء على الزمكان المحيط. يفتح هذا الإنجاز آفاقًا جديدة لمحاكاة نظريات المجال الكمي ذات درجة الحرارة المحدودة ضمن المجال المعقد للزمكان المنحني.
يسلط البروفيسور سيلك فاينفورتنر، الذي يقود العمل في مختبر الثقب الأسود حيث تم تطوير هذه التجربة، الضوء على أهمية هذا العمل: "عندما لاحظنا لأول مرة بصمات واضحة لفيزياء الثقب الأسود في تجربتنا التناظرية الأولية في عام 2017، كانت تلك لحظة اختراق". لفهم بعض الظواهر الغريبة التي غالبًا ما يكون من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، دراستها بطريقة أخرى. والآن، من خلال تجربتنا الأكثر تعقيدًا، انتقلنا بهذا البحث إلى المستوى التالي، والذي قد يقودنا في النهاية إلى التنبؤ بكيفية سلوك الحقول الكمومية في الزمكان المنحني حول الثقوب السوداء الفيزيائية الفلكية. يتم تمويل هذا البحث الرائد بمنحة بقيمة 5 ملايين جنيه إسترليني من مجلس مرافق تكنولوجيا العلوم، موزعة على فرق في سبع مؤسسات رائدة في المملكة المتحدة، بما في ذلك جامعة نوتنغهام، وجامعة نيوكاسل، وكلية كينغز لندن. تم دعم المشروع أيضًا من خلال منحة UKRI Network لمحاكاة الكم للفيزياء الأساسية وزمالة Leverhulme Research Leaders التي عقدها البروفيسور سيلك وينفورتنر.
سيتم الاحتفال بتتويج هذا البحث واستكشافه بشكل إبداعي في معرض ambi بعنوان Cosmic Titans في معرض Djanogly، Lakeside Arts، جامعة نوتنغهام، في الفترة من 25 يناير إلى 27 أبريل 2025 (وجولات في أماكن في المملكة المتحدة وخارجها). سيتضمن المعرض منحوتات وتركيبات وأعمال فنية غامرة لكبار الفنانين بما في ذلك Conrad Shawcross RA والتي نتجت عن سلسلة من التعاون المبتكر بين الفنانين والعلماء بتيسير من ARTlab Nottingham.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64887.php
