Cientistas da Universidade de Nottingham deram um salto significativo na compreensão do funcionamento de um dos mistérios do universo. Eles simularam com sucesso as condições em torno dos buracos negros usando um banho-maria especialmente projetado.

Suas descobertas lançaram uma nova luz sobre a física dos buracos negros com a primeira evidência de laboratório do fenômeno conhecido como superradiance, alcançado usando água e um gerador para criar ondas.

A pesquisa - espalhamento superradiante rotacional em um fluxo de vórtice - foi publicada em Física da Natureza . Foi realizado por uma equipe do Laboratório de Gravidade Quântica da Escola de Física e Astronomia.

O trabalho foi liderado por Silke Weinfurtner da Escola de Ciências Matemáticas. Em colaboração com uma equipe interdisciplinar, ela projetou e construiu o 'banho' do buraco negro e o sistema de medição para simular as condições do buraco negro.

O Dr. Weinfurtner disse:"Esta pesquisa foi particularmente empolgante para trabalhar, pois reuniu a experiência de físicos, engenheiros e técnicos para alcançar nosso objetivo comum de simular as condições de um buraco negro e provar que existe superadiância. Acreditamos que nossos resultados irão motivar mais pesquisas sobre a observação da superradiância na astrofísica. "

O que é superradiance?

O experimento de Nottingham foi baseado na teoria de que uma área imediatamente fora do horizonte de eventos de um buraco negro em rotação - um ponto gravitacional sem retorno de um buraco negro - será arrastada pela rotação e qualquer onda que entre nesta região, mas não se afasta do horizonte de eventos, deve ser desviada e sair com mais energia do que carregada no caminho - um efeito conhecido como superradiância.

Superadiância - a extração de energia de um buraco negro em rotação - também é conhecida como Mecanismo de Penrose e é um precursor da Radiação Hawking - uma versão quântica da superradiância de um buraco negro.

O que há no Black Hole Lab?

O Dr. Weinfurtner disse:"Alguns dos fenômenos bizarros dos buracos negros são difíceis, se não, impossível estudar diretamente. Isso significa que há possibilidades experimentais muito limitadas. Portanto, esta pesquisa é uma conquista e tanto. "

A 'calha', é especialmente projetado com 3 m de comprimento, Banho de 1,5m de largura e 50cm de profundidade com furo no centro. A água é bombeada em circuito fechado para estabelecer um fluxo rotativo de drenagem. Uma vez na profundidade desejada, ondas foram geradas em frequências variadas até que o efeito de espalhamento supperadiante seja criado e registrado usando um sensor de interface de fluido de ar 3D especialmente projetado.

Pequenos pontos de papel branco perfurados por uma máquina de costura especialmente adaptada foram usados ​​para medir o campo de fluxo - a velocidade do fluxo de fluido em torno do buraco negro analógico.

Tudo começou com um começo humilde

Esta pesquisa está sendo feita há muitos anos. A ideia inicial para criar um efeito supperradiante com água começou com um balde e bidê. O Dr. Weinfurtner disse:"Esta pesquisa cresceu a partir de um começo humilde. Tive a ideia inicial de um experimento à base de água quando estava na Escola Internacional de Estudos Avançados (SISSA) na Itália e criei um experimento com um balde e um bidê . Contudo, quando isso causou uma inundação, rapidamente encontrei um laboratório para trabalhar!

Depois de seu pós-doutorado, O Dr. Weinfurtner passou a trabalhar com Bill Unruh, o físico canadense que também fez contribuições seminais para a nossa compreensão da gravidade, buracos negros, cosmologia, campos quânticos em espaços curvos, e os fundamentos da mecânica quântica, incluindo a descoberta do efeito Unruh.

Sua mudança para a Universidade de Nottingham acelerou sua pesquisa, pois ela conseguiu criar seu próprio grupo de pesquisa com o apoio da oficina mecânica da Escola de Física e Astronomia.