최초로 음파 블랙홀의 온도를 측정하였습니다

과학계에 따르면 최초로 실험실에서 만들어진 블랙홀의 온도를 측정하는데 성공했다고 합니다.

 

<스티븐 호킹 박사는 블랙홀이 완전한 검은색은 아니라고 주장했습니다>

블랙홀의 온도를 재는 것은 불가능해 보이는 과제입니다. 하지만 이제, 물리학자들은 차선책을 보고합니다. 연구실에서 만든 소닉 블랙홀의 온도를 측정했는데, 이 블랙홀은 빛 대신 소리를 가두어 둡니다.

 

이 결과가 계속된다면, 블랙홀에 대한 놀라운 진실을 처음 제안한 우주학자 스티븐 호킹의 예측을 증명할 수 있을 것 같습니다. 하지만 이것은 진정한 블랙홀은 아닙니다. 대신 상대적으로 작은 입자의 흐름은 블랙홀이 얼마나 큰지에 따라 달라지는 온도에서 각 블랙홀의 여백에서 흘러나옵니다.

 

그러한 호킹 방사선(Hawking radiation)은 너무 희미해서 진짜 블랙홀에서 관찰할 수 없습니다. 하지만 물리학자들은 실험실에서 생성된 블랙홀의 아날로그에서 유사한 방사선에 대한 힌트를 발견했습니다. 새로운 연구에서, 소닉 블랙홀의 온도는 호킹의 이론에 의해 예측된 온도와 일치한다고 연구팀은 5월 30일 네이처에 보고했습니다.

 

 

 

이번 연구에 참여하지 않은 이스라엘 레호보트에 있는 웨이즈만 과학 연구소의 물리학자 울프 레온하트는 "매우 중요한 이정표이다"라고 말합니다. "전분야에서 새로운 것입니다. 아무도 그런 실험을 해본 적이 없습니다."

 

<물리학자&nbsp;Jeff Steinhauer와 동료들은 Hawking 방사선을 연구하기 위해 실험실에 소닉 블랙홀을 만들었습니다>

소닉 블랙홀을 만들기 위해, 연구원들은 루비듐의 초저온 원자를 사용했고, 보세-아인슈타인 응축수라고 알려진 상태로 냉각되어, 그것들을 흐르게 했습니다. 블랙홀의 중력이 빛을 가르는 것과 유사하게, 흐르는 원자는 마치 너무 강한 전류를 거슬러 노를 젓는 카약처럼 음파가 빠져나가는 것을 방지합니다. 이 설정을 사용한 이전 실험에서는 호킹 방사선의 징후가 보였지만, 온도를 측정할 수는 없었습니다.

 

호킹 방사선은 빈 공간에서도 끊임없이 나타나는 양자 입자 쌍에서 나옵니다. 보통, 그 입자들은 즉시 서로를 상쇄합니다. 하지만 블랙홀의 가장자리에서, 만약 한 입자가 빠지면, 다른 입자는 탈출할 수 있고, 그 결과 호킹의 방사선이 방출됩니다. 음파 블랙홀에서도 비슷한 상황이 발생합니다: 음파라고 알려진 음파의 쌍이 나타날 수 있고, 한 쌍은 떨어지고 다른 한 쌍은 탈출할 수 있습니다.

 

 

탈출한 음소리와 떨어진 음소리의 측정은 연구원들이 켈빈의 0.350억분의 1인 온도를 추정할 수 있게 했습니다. 하이파에 있는 테크니온-이스라엘 공과대학의 물리학자 제프 스타인하우어는 "우리는 호킹의 이론에 대한 예측에 매우 동의한다는 것을 발견했습니다."라고 말합니다.

 

그 결과는 또한 입자들의 에너지가 뜨거운 전기 난로의 불그스름한 빛과 같이 따뜻한 물체에 의해 방출되는 빛과 같은 분포를 가질 것이라는 호킹의 예측에 동의합니다.

호킹이 그의 이론을 제안한 후에, 방사선의 예측된 열적 특성은 블랙홀 정보 역설로 알려진 난제로 이어졌습니다. 양자역학에서는 절대로 입자가 파괴될 수 없습니다. 하지만 블랙홀에서 빠져나오는 입자들은 서서히 베헤모스의 질량을 수액화시키고, 오랜 시간이 지나면서 블랙홀은 무(無)로 줄어들게 됩니다.

 

즉, 블랙홀에 떨어진 입자는 더 이상 그 안에 포함되지 않게 됩니다. 만약 호킹의 방사능이 열적이라면, 그 정보는 도망가는 입자들에 의해 옮겨질 수 없었을 것입니다. 그것은 방출된 입자들이 주어진 온도를 가진 평범한 물체에 의해 복사되는 입자들과 구별될 수 없거나 심지어 같은 질량의 다른 블랙홀에 의해서도 구별할 수 없기 때문입니다. 그것은 블랙홀이 증발하면서 입자가 손실될 수 있다는 것을 암시합니다. 양자역학을 위반하는 것입니다.

 

이 새로운 연구가 과학자들이 입자 패러독스를 해결하는 데 도움을 줄 수 있을지는 불분명합니다. 해결책은 아마도 중력과 양자역학을 하나의 새로운 양자중력 이론으로 결합하는 새로운 이론을 요구할 것입니다. 이것은 물리학에서 가장 큰 문제 중 하나입니다. 하지만 이 이론은 소닉 블랙홀에는 적용되지 않습니다. 왜냐하면 블랙홀은 중력에 의해 생성되지 않기 때문입니다. "정보 역설의 해결책은 아날로그 블랙홀의 물리학이 아니라 실제 블랙홀의 물리학에 있습니다."라고 스타인하우어는 말합니다.