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霍金幅射的實驗性測量

2011/03/05 | | 標籤:

圖援用自原文

於1974年,Stephen Hawking提出了黑洞縮減的見解。本質上,靠近黑洞之天球地平圈(black hole’s horizon)的真空波動(vacuum fluctuations)產生粒子-反粒子對。每對中的一個粒子陷入黑洞中,而另一個粒子脫離。由於脫離的粒子具有能量,因而黑洞勢必喪失能量。黑體溫度(blackbody temperature)與黑洞質量成反比,就是因為上述過程。由於溫度很低,人們不易直接觀測這種輻射。

不過,加拿大英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)的William Unruh論證過靠近黑洞之波動,與活動流體之聲波兩者變化間的相似性。目前,該大學的物理學家Silke Weinfurtner、Matthew Penrice與Unruh,及工程師Edmund Tedford與Gregory Lawrence,業已利用另一種類似的體系─表面波(surface waves),來研究霍金輻射過程(the Hawking process)。他們將狀若飛機的流線型物體置入流水道中,來產生高速水流的區域。下游產生的長波長表面波會朝上游的上述區域傳播,不過受到障礙物的阻擾,結果轉變成短波長的波動。原文圖示了經轉變的波(下圖)及這些波與到來波間的干擾(上圖)。障礙物起了如同能使輻射脫離卻無法進入之所謂白洞(white hole)的作用。(白洞是物質及光無法從外部進入,卻能從內部脫離的一種假設性區域。)

上述轉變類似受激放射的情況,結果有關經轉變之波動幅度的測定,與預期的熱散佈相一致。此外,儘管該體系的諸多非線性、紊流及黏性(viscosity),不過連同先前不同團隊獲得的數值,該項新研究結果證實了霍金幅射的一般性質。

原文網址:http://blogs.physicstoday.org/update/2011/01/tabletop-measurements-of-hawki.html

翻譯:peregrine  | 本文轉載自PEREGRINE科學點滴

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