منوعات

يفتح الإعصار الكمي الطريق لفهم الثقوب السوداء

ابتكر العلماء لأول مرة دوامة كمومية عملاقة لتقليد ثقب أسود في الهيليوم فائق السيولة، مما يسمح لهم برؤية بمزيد من التفصيل كيف تتصرف الثقوب السوداء التناظرية وتتفاعل مع بيئتها.

أنشأت الأبحاث التي أجرتها جامعة نوتنغهام، بالتعاون مع كلية كينغز كوليدج لندن وجامعة نيوكاسل، منصة تجريبية جديدة: الإعصار الكمي. لقد خلقوا دوامة عملاقة في الهيليوم فائق السيولة المبرد إلى أدنى درجات الحرارة الممكنة. ومن خلال مراقبة ديناميكيات الموجات الصغيرة على سطح السائل الفائق، أظهر فريق البحث أن هذه الأعاصير الكمومية تحاكي ظروف الجاذبية بالقرب من الثقوب السوداء الدوارة. تم نشر البحث اليوم في طبيعة.

يشرح المؤلف الرئيسي للدراسة، الدكتور باتريك سفانكارا من كلية العلوم الرياضية بجامعة نوتنغهام: “إن استخدام الهيليوم فائق السيولة سمح لنا بدراسة الموجات السطحية الصغيرة بمزيد من التفاصيل والدقة مقارنة بتجاربنا السابقة على الماء. نظرًا لأن كمية الهيليوم فائق السيولة صغيرة للغاية، فقد تمكنا من دراسة تفاعلها بدقة مع الإعصار فائق السيولة ومقارنة النتائج مع توقعاتنا النظرية.

قام الفريق ببناء نظام تبريد مخصص قادر على الاحتفاظ بعدة لترات من الهيليوم فائق السيولة عند درجات حرارة أقل من -271 درجة مئوية. عند درجة الحرارة هذه، يكتسب الهيليوم السائل خصائص كمية غير عادية. تمنع هذه الخصائص بشكل عام تكوين دوامات عملاقة في السوائل الكمومية الأخرى مثل الغازات الذرية فائقة البرودة أو السوائل الكمومية الضوئية. يوضح هذا النظام كيف تعمل واجهة الهيليوم فائقة السيولة كقوة استقرار لهذه الأجسام.

ويواصل الدكتور سفانكارا: “يحتوي الهيليوم فائق السيولة على أجسام صغيرة تسمى الدوامات الكمومية، والتي تميل إلى الابتعاد عن بعضها البعض. في إعدادنا، تمكنا من حصر عشرات الآلاف من هذه الكمات في جسم مضغوط يشبه إعصارًا صغيرًا. الحصول على تدفق دوامي بقوة قياسية في مجال السوائل الكمومية.

اكتشف الباحثون أوجه تشابه مثيرة للاهتمام بين تدفق الدوامة وتأثير جاذبية الثقوب السوداء على الزمكان المحيط. يفتح هذا الإنجاز طرقًا جديدة لمحاكاة نظريات المجال الكمي ذات درجة الحرارة المحدودة في المجال المعقد للزمكان المنحني.

يسلط البروفيسور سيلك وينفورتنر، 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 الأولى في عام 2017، كانت تلك لحظة فاصلة”. . لفهم بعض الظواهر الغريبة التي غالبًا ما يكون من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، دراستها بطريقة أخرى. الآن، 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 قدرها 5 ملايين جنيه إسترليني من مجلس مرافق تكنولوجيا العلوم، مقسمة بين 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 شبكة UKRI لمحاكاة الكم للفيزياء الأساسية وزمالة قادة أبحاث Leverhulme التي عقدها البروفيسور سيلك وينفورتنر.

سيتم الاحتفال بتتويج هذا البحث واستكشافه بشكل إبداعي في معرض طموح بعنوان جبابرة الكونية في معرض جانوغلي، ليكسايد آرتس، جامعة نوتنغهام، 25 يناير – 27 أبريل 2025 (وجولات في أماكن في المملكة المتحدة وخارجها). سيتضمن المعرض منحوتات وتركيبات وأعمال فنية غامرة تم تصميمها حديثًا لفنانين بارزين بما في ذلك Conrad Shawcross RA، والتي نتجت عن سلسلة من التعاون المبتكر بين الفنانين والعلماء بتيسير من ARTlab Nottingham. سيجمع المعرض بين التحقيقات الإبداعية والنظرية حول الثقوب السوداء وولادة كوننا.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى