Dev kuantum girdabı olarak bilinen yeni bir deneysel platform, kara deliklerin belirli davranışlarını taklit ederek bilim insanlarına bu astrofiziksel yapıların fiziğini yakından gözlemleme fırsatı veriyor. Girdap, neredeyse mutlak sıfır sıcaklıklara soğutulmuş süperakışkan helyumda ortaya çıkıyor ve bunu yapan ekibe göre, dinamikleri üzerine yapılan çalışmalar, kozmolojik kara deliklerin karakteristik dönen kavisli uzay-zamanlarını nasıl ürettiğine dair ipuçları sunabilir.

Kara delikler, çevrelerine devasa bir çekim kuvveti uygulayarak, uzay-zamanın dokusunu, evrende gözlemlediğimiz diğer yapılar arasında benzeri görülmemiş bir ölçüde büküyor. Bu kuvvetler o kadar büyüktür ki, kara delik döndükçe uzay-zaman dokusunu etraflarında sürükleyerek benzersiz türbülanslı ortamlar yaratırlar.

Bu tür dramatik etkilerin laboratuvarda incelenemeyeceği açıktır, bu nedenle araştırmacılar bunları taklit eden yapılar yapmanın yollarını araştırıyorlar. Örneğin, sıvı helyum (bir süperakışkan, yani çok az sürtünmeyle veya hiç sürtünme olmadan aktığı anlamına gelir) ve soğuk atom bulutlarında olduğu gibi, sıvının viskozitesi son derece düşükse, yerçekimi ve akışkan dinamiği bir şekilde benzer şekilde davranır.

Bir mutfak karıştırıcısında oluşturulan girdap akışları

Sıfıra yakın sıcaklıklarda (-271 °C'nin altında) sıvı helyum, kuantum girdapları olarak bilinen küçük dönen yapılar içerir. Normalde bu girdaplar ayrı kalır, diye açıklıyor Patrik Svancara, bir fizikçi University of Nottingham, İngiltere. Ancak son çalışmada, yardımcı ekip lideri Svancara Silke Weinfurtnerve meslektaşlarımız King's College London ve Newcastle Üniversitesi bu kuantumlardan onbinlercesini kasırgaya benzeyen kompakt bir nesnede hapsetmeyi başardı.

Weinfurtner ve Svancara şöyle açıklıyor: "Kurulumumuzun merkezi kısmı, süperakışkan helyumun sürekli dolaşan bir döngüsünü oluşturan ve üzerinde oluşan girdabı dengeleyen dönen bir pervanedir." Bu kurulumun ilham kaynağı olduğunu ekliyorlar. Aynı şekilde dev girdap akışları üreten Japonya'daki araştırmacılar deney aparatının tamamını dönen bir platform üzerine yerleştirmek yerine, mutfak blenderine benzeyen bir cihazda.

Sıradan akışkanlardan süper akışkanlara

Araştırmacılar deneylerine başladı 2017'de dönen sıvılar, yaklaşık 2000 litre su içeren, özel olarak tasarlanmış bir "küvette" kara deliği taklit eden dalga dinamiklerini gözlemledikleri zaman. Nottingham Üniversitesi'nden fizikçi Weinfurtner, "Bu, başka türlü incelenmesi imkansız olmasa da çoğu zaman zorlayıcı olan bazı tuhaf fenomenleri anlamak için çığır açan bir andı" diyor. Kara Delik Laboratuvarıdeneyin tasarlandığı ve geliştirildiği yer. "Şimdi, daha karmaşık deneylerimizle bu araştırmayı bir sonraki seviyeye taşıdık; bu da sonunda astrofiziksel kara deliklerin etrafındaki kavisli uzay-zamanlarda kuantum alanlarının nasıl davrandığını tahmin etmemize yol açabilir."

Weinfurtner, su gibi klasik akışkanlardan süperakışkan helyum gibi kuantum akışkanlara geçişin gerekli olduğunu, çünkü süperakışkanın viskozitesinin çok daha küçük olduğunu açıklıyor. Süperakışkanlar ayrıca girdap kuvvetinin nicelenmesi gibi benzersiz kuantum-mekanik özellikler de gösterir; bu, süperakışkan helyumdaki herhangi bir girdabın, kuantum girdapları adı verilen temel kuantumlardan oluşması gerektiği anlamına gelir. Weinfurtner şöyle diyor: "Bizimki gibi büyük girdaplar oluşturmak, Patrik'in de belirttiği gibi, bireysel kuantumların birbirinden uzaklaşma eğiliminde olması nedeniyle zordur." Fizik dünyası, "ancak onbinlerce kuantayı kompakt bir bölgede barındıran girdap akışlarını stabilize etmeyi başardık; bu, kuantum akışkanları alanında rekor kıran bir değerdir."

Yeni yapının, araştırmacıların kara delikler gibi karmaşık dönen kavisli uzay-zamanlar içindeki kuantum alan dinamiklerini simüle etmelerine yardımcı olacağını ve şimdiye kadar bu tür çalışmalarda geleneksel olarak kullanılan iki boyutlu ultra soğuk sistemlere bir alternatif sunacağını ekliyor.

2 boyutlu süperakışkanlarda dev girdap kümeleri görünüyor

"Süper akışkanın yüzeyindeki dalga dinamiklerini tespit etmek için gelişmiş akış kontrol tekniklerinden ve yüksek çözünürlüklü tespit yöntemlerinden yararlanmak, makroskobik akış yapılarını çıkarmamıza ve karmaşık dalga-girdap etkileşimlerini görselleştirmemize olanak sağladı" diyor. "Bu gözlemler mikroskobik sınırlı durumların ve fenomenlerin varlığını ortaya çıkardı." kara delik benzeri çınlama şu anda daha fazla araştırdığımız dev bir kuantum girdabının serbest yüzeyinde."

Araştırmacılar şimdi tespit yöntemlerinin doğruluğunu artırmayı ve girdap gücünün nicemlenmesinin önemli hale geldiği rejimleri keşfetmeyi planlıyor. Svancara, "Bu özellik, kara deliklerin çevreleriyle etkileşimini etkileyebilir ve potansiyel olarak bize kara deliklerin fiziği hakkında bilgi verebilir" diyor.

Mevcut çalışma ayrıntılı olarak Tabiat.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/giant-quantum-tornado-behaves-like-a-black-hole-in-miniature/