Ngày 20 tháng 2024 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Các nhà khoa học lần đầu tiên đã tạo ra một cơn lốc lượng tử khổng lồ để mô phỏng một lỗ đen trong helium siêu lỏng, cho phép họ nhìn chi tiết hơn cách các lỗ đen tương tự hoạt động và tương tác với môi trường xung quanh. Nghiên cứu do Đại học Nottingham dẫn đầu, phối hợp với King's College London và Đại học Newcastle, đã tạo ra một nền tảng thử nghiệm mới: một cơn lốc xoáy lượng tử. Họ đã tạo ra một cơn lốc xoáy khổng lồ bên trong helium siêu lỏng được làm lạnh đến nhiệt độ thấp nhất có thể. Thông qua việc quan sát động lực sóng phút trên bề mặt siêu chất lỏng, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng những cơn lốc xoáy lượng tử này bắt chước các điều kiện hấp dẫn gần các lỗ đen đang quay. Nghiên cứu đã được công bố trên Thiên nhiên (“Xoay các dấu hiệu không thời gian cong từ một cơn lốc lượng tử khổng lồ”).
Thiết lập thí nghiệm trong phòng thí nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu lỗ đen. (Hình ảnh: Leonardo Solidoro) Tác giả chính của bài báo, Tiến sĩ Patrik Svancara từ Trường Khoa học Toán học tại Đại học Nottingham giải thích: “Việc sử dụng helium siêu lỏng đã cho phép chúng tôi nghiên cứu các sóng bề mặt nhỏ một cách chi tiết và chính xác hơn so với các thí nghiệm trước đây của chúng tôi trong nước. Vì độ nhớt của helium siêu lỏng cực kỳ nhỏ nên chúng tôi có thể điều tra tỉ mỉ sự tương tác của chúng với cơn lốc xoáy siêu lỏng và so sánh kết quả phát hiện với các dự đoán lý thuyết của chính chúng tôi.” Nhóm nghiên cứu đã chế tạo một hệ thống đông lạnh riêng biệt có khả năng chứa vài lít heli siêu lỏng ở nhiệt độ thấp hơn -271°C. Ở nhiệt độ này, helium lỏng thu được những đặc tính lượng tử khác thường. Những đặc tính này thường cản trở sự hình thành các xoáy khổng lồ trong các chất lỏng lượng tử khác như khí nguyên tử cực lạnh hoặc chất lỏng lượng tử của ánh sáng, hệ thống này chứng minh giao diện của helium siêu lỏng hoạt động như một lực ổn định cho các vật thể này.
Tiến sĩ Svancara tiếp tục: “Helium siêu lỏng chứa những vật thể nhỏ gọi là xoáy lượng tử, chúng có xu hướng lan rộng ra xa nhau. Trong quá trình thiết lập, chúng tôi đã cố gắng giam giữ hàng chục nghìn lượng tử này trong một vật thể nhỏ gọn giống như một cơn lốc xoáy nhỏ, đạt được dòng xoáy với cường độ phá kỷ lục trong lĩnh vực chất lỏng lượng tử.” Các nhà nghiên cứu đã khám phá ra những điểm tương đồng hấp dẫn giữa dòng xoáy và ảnh hưởng hấp dẫn của các lỗ đen lên không thời gian xung quanh. Thành tựu này mở ra những con đường mới cho việc mô phỏng các lý thuyết trường lượng tử nhiệt độ hữu hạn trong lĩnh vực phức tạp của không thời gian cong.
Giáo sư Silke Weinfurtner, người dẫn đầu công việc trong Phòng thí nghiệm Lỗ đen nơi thí nghiệm này được phát triển, nhấn mạnh tầm quan trọng của công việc này: “Khi chúng tôi lần đầu tiên quan sát thấy những dấu hiệu rõ ràng về vật lý lỗ đen trong thí nghiệm tương tự ban đầu của chúng tôi vào năm 2017, đó là một khoảnh khắc đột phá để hiểu một số hiện tượng kỳ lạ thường là thách thức, nếu không muốn nói là không thể nghiên cứu theo cách khác. Giờ đây, với thí nghiệm phức tạp hơn, chúng tôi đã đưa nghiên cứu này lên một tầm cao mới, điều này cuối cùng có thể giúp chúng tôi dự đoán cách các trường lượng tử hoạt động trong không thời gian cong xung quanh các lỗ đen vật lý thiên văn.” Nghiên cứu đột phá này được tài trợ bởi khoản tài trợ trị giá 5 triệu bảng Anh từ Hội đồng Cơ sở Khoa học Công nghệ, được phân bổ giữa các nhóm tại bảy tổ chức hàng đầu của Vương quốc Anh, bao gồm Đại học Nottingham, Đại học Newcastle và King's College London. Dự án cũng được hỗ trợ bởi cả khoản tài trợ của Mạng lưới UKRI về Mô phỏng lượng tử cho Vật lý cơ bản và Học bổng lãnh đạo nghiên cứu Leverhulme do Giáo sư Silke Weinfurtner tổ chức.
Đỉnh cao của nghiên cứu này sẽ được tôn vinh và khám phá một cách sáng tạo trong một triển lãm ambi mang tên Cosmic Titans tại Phòng trưng bày Djanogly, Lakeside Arts, Đại học Nottingham, từ ngày 25 tháng 27 đến ngày 2025 tháng XNUMX năm XNUMX (và đi lưu diễn đến các địa điểm ở Vương quốc Anh và nước ngoài). Triển lãm sẽ bao gồm các tác phẩm điêu khắc, sắp đặt và tác phẩm nghệ thuật nhập vai mới được ủy quyền của các nghệ sĩ hàng đầu bao gồm Conrad Shawcross RA, là kết quả của một loạt sự hợp tác sáng tạo giữa các nghệ sĩ và nhà khoa học được hỗ trợ bởi ARTlab Nottingham.
Thiết lập thí nghiệm trong phòng thí nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu lỗ đen. (Hình ảnh: Leonardo Solidoro) Tác giả chính của bài báo, Tiến sĩ Patrik Svancara từ Trường Khoa học Toán học tại Đại học Nottingham giải thích: “Việc sử dụng helium siêu lỏng đã cho phép chúng tôi nghiên cứu các sóng bề mặt nhỏ một cách chi tiết và chính xác hơn so với các thí nghiệm trước đây của chúng tôi trong nước. Vì độ nhớt của helium siêu lỏng cực kỳ nhỏ nên chúng tôi có thể điều tra tỉ mỉ sự tương tác của chúng với cơn lốc xoáy siêu lỏng và so sánh kết quả phát hiện với các dự đoán lý thuyết của chính chúng tôi.” Nhóm nghiên cứu đã chế tạo một hệ thống đông lạnh riêng biệt có khả năng chứa vài lít heli siêu lỏng ở nhiệt độ thấp hơn -271°C. Ở nhiệt độ này, helium lỏng thu được những đặc tính lượng tử khác thường. Những đặc tính này thường cản trở sự hình thành các xoáy khổng lồ trong các chất lỏng lượng tử khác như khí nguyên tử cực lạnh hoặc chất lỏng lượng tử của ánh sáng, hệ thống này chứng minh giao diện của helium siêu lỏng hoạt động như một lực ổn định cho các vật thể này.
Tiến sĩ Svancara tiếp tục: “Helium siêu lỏng chứa những vật thể nhỏ gọi là xoáy lượng tử, chúng có xu hướng lan rộng ra xa nhau. Trong quá trình thiết lập, chúng tôi đã cố gắng giam giữ hàng chục nghìn lượng tử này trong một vật thể nhỏ gọn giống như một cơn lốc xoáy nhỏ, đạt được dòng xoáy với cường độ phá kỷ lục trong lĩnh vực chất lỏng lượng tử.” Các nhà nghiên cứu đã khám phá ra những điểm tương đồng hấp dẫn giữa dòng xoáy và ảnh hưởng hấp dẫn của các lỗ đen lên không thời gian xung quanh. Thành tựu này mở ra những con đường mới cho việc mô phỏng các lý thuyết trường lượng tử nhiệt độ hữu hạn trong lĩnh vực phức tạp của không thời gian cong.
Giáo sư Silke Weinfurtner, người dẫn đầu công việc trong Phòng thí nghiệm Lỗ đen nơi thí nghiệm này được phát triển, nhấn mạnh tầm quan trọng của công việc này: “Khi chúng tôi lần đầu tiên quan sát thấy những dấu hiệu rõ ràng về vật lý lỗ đen trong thí nghiệm tương tự ban đầu của chúng tôi vào năm 2017, đó là một khoảnh khắc đột phá để hiểu một số hiện tượng kỳ lạ thường là thách thức, nếu không muốn nói là không thể nghiên cứu theo cách khác. Giờ đây, với thí nghiệm phức tạp hơn, chúng tôi đã đưa nghiên cứu này lên một tầm cao mới, điều này cuối cùng có thể giúp chúng tôi dự đoán cách các trường lượng tử hoạt động trong không thời gian cong xung quanh các lỗ đen vật lý thiên văn.” Nghiên cứu đột phá này được tài trợ bởi khoản tài trợ trị giá 5 triệu bảng Anh từ Hội đồng Cơ sở Khoa học Công nghệ, được phân bổ giữa các nhóm tại bảy tổ chức hàng đầu của Vương quốc Anh, bao gồm Đại học Nottingham, Đại học Newcastle và King's College London. Dự án cũng được hỗ trợ bởi cả khoản tài trợ của Mạng lưới UKRI về Mô phỏng lượng tử cho Vật lý cơ bản và Học bổng lãnh đạo nghiên cứu Leverhulme do Giáo sư Silke Weinfurtner tổ chức.
Đỉnh cao của nghiên cứu này sẽ được tôn vinh và khám phá một cách sáng tạo trong một triển lãm ambi mang tên Cosmic Titans tại Phòng trưng bày Djanogly, Lakeside Arts, Đại học Nottingham, từ ngày 25 tháng 27 đến ngày 2025 tháng XNUMX năm XNUMX (và đi lưu diễn đến các địa điểm ở Vương quốc Anh và nước ngoài). Triển lãm sẽ bao gồm các tác phẩm điêu khắc, sắp đặt và tác phẩm nghệ thuật nhập vai mới được ủy quyền của các nghệ sĩ hàng đầu bao gồm Conrad Shawcross RA, là kết quả của một loạt sự hợp tác sáng tạo giữa các nghệ sĩ và nhà khoa học được hỗ trợ bởi ARTlab Nottingham.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64887.php
