Исследователи из Великобритании создали гигантский закрученный вихрь внутри сверхтекучего гелия, охлажденного до минимально возможных температур. Наблюдения за динамикой мельчайших волн на поверхности сверхтекучей жидкости показали, что квантовые торнадо имитируют гравитационные условия вблизи вращающихся черных дыр.
Ученые разработали специальную криогенную систему, объемом несколько литров сверхтекучего гелия при температуре ниже — 271 °C. В таких экстремальных условиях жидкий гелий приобретает необычные квантовые свойства. В отличие от других квантовых систем — ультрахолодных атомарных газов или «жидкого света» (поляритонного конденсата) — в сверхтекучем гелии исследователям удалось запустить стабильные вихри.
Сверхтекучий гелий содержит крошечные объекты, называемые квантовыми вихрями, которые имеют тенденцию отталкиваться в разные стороны. В нашей установке нам удалось удержать десятки тысяч этих квантов в компактном объекте, напоминающем небольшой торнадо, добившись вихревого потока с рекордной для квантовых жидкостей силой.
Патрик Сванкара, соавтор исследования из Ноттингемского университета
Квантовый вихрь в сверхтекучем гелии. Фото: Leonardo Solidoro,
Исследователи обнаружили параллели между вихревым потоком и гравитационным воздействием черных дыр на окружающее пространство-время. Это открывает возможности для моделирования и изучения условий вблизи невидимых сверхмассивных объектов. В перспективе это поможет понять, как квантовые поля ведут себя в искривленном пространстве-времени вблизи от астрофизических черных дыр.
