據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，黑洞之所以得名，是由于它能吸收所有射向它的光線，并且具有極高的密度，以至于連光都無(wú)法逃離它的表面。而在一項(xiàng)最新的研究中，科研人員在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出一種“聲音黑洞”，它會(huì)吸收聲波，使其無(wú)法逃離。這種聲音黑洞轉(zhuǎn)瞬即逝，不過(guò)他們?nèi)匀幌Ｍ芙璐擞^察到神秘的“霍金輻射”(Hawking radiation)，霍金提出，宇宙中的黑洞會(huì)發(fā)出輻射，但是這種輻射很難觀測(cè)到。

這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人奧倫·拉海夫(Oren Lahav)和他來(lái)自以色列理工大學(xué)的同事們?cè)谧钚碌囊黄凇段锢碓u(píng)論快報(bào)》上刊登了他們的成果。

科學(xué)家們借助一種特殊的物質(zhì)態(tài)——玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)實(shí)現(xiàn)了這一結(jié)果。借助磁阱，科學(xué)家們將10萬(wàn)個(gè)減速至最低量子態(tài)的銣原子組成了這一特殊的凝聚態(tài)。這種低溫原子堆的表現(xiàn)就像是一個(gè)單獨(dú)的大型量子機(jī)械體。而為了將這一凝聚體變成一個(gè)聲音黑洞，科學(xué)家們需要加速凝聚體的一部分，使之達(dá)到超音速。這樣一來(lái)，凝聚體的某些部分以超音速流動(dòng)，而其他部分的流速則是亞音速。

借助大直徑激光，科學(xué)家們能夠構(gòu)建電勢(shì)，并將部分凝聚態(tài)物質(zhì)加速至超音速。技術(shù)人員已經(jīng)證明，采用這種技術(shù)，能使這種凝聚態(tài)物質(zhì)的速度達(dá)到音速的一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

“我們這項(xiàng)工作最有意義的地方在于我們成功克服了朗道臨界速度，這一定律認(rèn)為流體速度不能超越音速。”同樣來(lái)自以色列理工大學(xué)的研究組成員杰夫·斯特恩豪爾(Jeff Steinhauer)說(shuō)。“我們的實(shí)驗(yàn)在有限的時(shí)間尺度上突破了這一限制。”

在這個(gè)試驗(yàn)中，凝聚態(tài)物質(zhì)被分成兩部分，一部分的流速大于音速，而其余部分小于音速，中間的區(qū)域流速恰好等于音速，從而構(gòu)成類似黑洞的“視界”的作用。在超音速流一側(cè)，凝聚態(tài)的物質(zhì)密度遠(yuǎn)小于亞音速流一側(cè)?？茖W(xué)家解釋這一現(xiàn)象是由于質(zhì)量守恒：較低的密度必須由較高的速度來(lái)補(bǔ)償。在此次實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們至少能讓這一“視界”在崩潰前維持20毫秒。

就和黑洞能拴住光子一樣，聲音黑洞能拴住聲子和其他波長(zhǎng)介于1..6~18微米的波戈留夫激發(fā)。波長(zhǎng)非常短的激發(fā)將可以逃逸，而波長(zhǎng)長(zhǎng)于這一數(shù)值范圍的激發(fā)本身就無(wú)法存在于這一超音速流部分。

接下來(lái)，科研人員計(jì)劃用聲音黑洞來(lái)研究霍金輻射。這是物理學(xué)家斯蒂芬·霍金提出的一個(gè)理論，即根據(jù)量子理論，黑洞可能會(huì)發(fā)出少量的熱輻射。這種輻射將使黑洞收縮并最終完全蒸發(fā)消失。但到目前為止，想要探測(cè)到這種輻射仍然極具挑戰(zhàn)性。

為了觀測(cè)到聲音黑洞的霍金輻射效應(yīng)，需要具備許多條件。比如受困的激發(fā)需具有負(fù)能量。對(duì)于這一點(diǎn)，技術(shù)人員已經(jīng)找到了解決辦法。他們將兩束頻率稍有差異的激光聚焦于凝聚體的超音速部分，受激發(fā)的凝聚體將從一束激光中吸收光子并在第二束激光中輻射出去，這將產(chǎn)生一種負(fù)能量的激發(fā)態(tài)。相信在未來(lái)這種聲音黑洞將會(huì)幫助科學(xué)家們首次目睹霍金輻射的情景。