Теоретики изучили сверхтекучие черные дыры

Теоретики изучили сверхтекучие черные дыры

Ученые из Канады и Сингапура предсказали, что в термодинамике некоторых черных дыр может наблюдаться особый фазовый переход лямбда-типа. Аналогичное явление существует в физике конденсированного состояния, например, при переходе жидкого гелия в состояние сверхтекучести. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Такая область физики, как термодинамика черных дыр, появилась при попытке «примирить» классические законы термодинамики с фактом существования горизонта событий черных дыр. Аналогичная ситуация в свое время привела к возникновению квантовой механики, когда в попытке объяснить отсутствие «ультрафиолетовой катастрофы» с точки зрения статистической физики Макс Планк ввел понятие кванта энергии электромагнитного излучения. Считается, что устранение нестыковок между классической термодинамикой и свойствами черных дыр аналогичным образом может помочь в создании квантовой теории гравитации.

О том, что черные дыры могут обладать некими термодинамическими свойствами, заговорили после того, как Стивен Хокинг опубликовал один из выводов, полученных в рамках классической общей теории относительности (ОТО), о том, что площадь горизонта событий черной дыры не может уменьшаться. Этому принципу поставили в соответствие второй закон термодинамики о неубывании энтропии изолированной системы. Несмотря на то, что впоследствии именно этот закон был опровергнут самим же Хокингом (после открытия явления «испарения» черных дыр, а следовательно, уменьшения их массы и горизонта событий), идея прижилась и привела к созданию целого направления в физике черных дыр. Так, для горизонта событий были сформулированы нулевой, первый и третий законы термодинамики черных дыр.

Чтобы иметь возможность интерпретировать новые законы и делать из них какие-то выводы о свойствах черных дыр, ученые продолжили проводить аналогии. Физики поставили в соответствие термодинамическим потенциалам и величинам из классической термодинамики некие параметры черной дыры, которые обладают похожими свойствами. Так, в качестве температуры в термодинамике черных дыр выступает сила гравитационного притяжения на горизонте событий, в качестве энтальпии — масса черной дыры, энтропии — площадь горизонта событий и так далее. В результате была построена «новая» термодинамика, позволяющая изучать возможные свойства черных дыр и выявлять те из них, которые можно было бы проверить в эксперименте.

Аналогии физических свойств в случае с черными дырами и физикой твердого тела существуют как в прямом, так и в обратном направлении. Причем с их помощью становится возможным экспериментальное изучение свойств черных дыр непосредственно в лаборатории, а не только с помощью астрономических наблюдений. Так, в акустике есть понятие «глухой дыры», или так называемой черной дыры для акустических колебаний — фононов. Аналогично тому, как свет (фотоны) не может покинуть пределов горизонта событий черной дыры, так и фононы не могут выйти за пределы дыры акустической. Это явление было предсказано несколько десятилетий назад, однако его экспериментальное наблюдение произошло только в 2009 году. В 2016 году на «глухих дырах» удалось даже пронаблюдать излучение Хокинга, что может стать первым экспериментальным подтверждением гипотезы об «испарении» черных дыр, предложенной Стивеном Хокингом.

Екатерина Митрофанова

N+1

Похожие новости:
Российский астрофизик награжден медалью Оскара Клейна
Советско-российский астрофизик Рашид Сюняев награжден медалью Оскара Клейна 2015 года за «решающий вклад в теоретическую астрофизику в области космологии, астрофизики высоких энергий и рентгеновской астрономии благодаря исследованиям наиболее экстремальных физических процессов во Вселенной». Об этом сообщается ..
2016-02-04 670 0 Наука и образование
0
В МГУ появится факультет космических исследований
В МГУ имени М.В. Ломоносова появится факультет космических исследований. Об этом на Дне открытых дверей заявил ректор МГУ Виктор Садовничий. Как сообщает ТАСС, в составе Московского университета новый факультет станет 43-м по счету.О планах по созданию факультета, на котором будут готовить специалистов ..
2017-01-17 2592 0 Наука и образование
0
Ученые на встрече в Москве рассказали о физике будущего
Научное ток-шоу «Физика будущего» прошло в МИА «Россия сегодня» и собрало ведущих российских ученых. Первый тематический раунд был посвящен ядерной физике. Руководитель лаборатории экспериментальной ядерной физики НИЯУ «МИФИ» Юрий Ефременко рассказал о свойствах нейтрино. При этом он подробно ..
2015-04-28 912 0 Наука и образование
0
Физики «заглянули» внутрь Земли
Геофизики из США, Великобритании, Германии и Колумбии смоделировали условия в недрах Земли. Это необходимо для того, чтобы определить теплопроводность ядра и объяснить причины возникновения у планеты магнитного поля. Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем сообщает EurekAlert!Ученые использовали ячейку ..
2016-06-05 827 0 Наука и образование
0
В МГУ научились смывать воду
Профессор физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Ольга Виноградова в составе международного коллектива ученых предложила новый метод управления микрочастицами в виде «палочек» и «галочек» на твердой поверхности в водной среде, который приводит к возникновению быстрых течений. Разработка ..
2016-11-11 3586 0 Наука и образование
0
Успешность сдачи экзамена связали с временем суток
Успешность школьной аттестации непосредственно зависит от времени проведения экзамена. К такому выводу пришли социологи из Датского центра социальных исследований в своей работе, опубликованной в журнале PNAS.В своей работе ученые наблюдали в течение трех лет, как проходит ежегодная ..
2016-02-16 677 0 Наука и образование
0
В МГУ изучили магнитокалорический эффект в сплаве железа и родия
Ученые из МГУ имени М.В.Ломоносова при участии британских и японских коллег выяснили, что малейшие структурные нарушения в материале могут привести к существенному изменению величины магнитокалорического эффекта (МКЭ) в сплавах «железо-родий». О своей работе исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале Applied ..
2016-08-30 549 0 Наука и образование
0
Русский коллайдер
В Дубне, в Институте ядерных исследований, создают новый коллайдер. Назвали проект просто и красиво – НИКА. Это аббревиатура от Nuclotron-based Ion Collider facility. А в мифологии — богиня Победы. На установке НИКА ученые попытаются смоделировать процесс первых мгновений возникновения ..
2013-10-6 1511 0 Наука и образование
0
Израиль - первый неевропейский член CERN
Наверное, мы спешим с публикацией - Израиль станет первым не европейским членом CERN в декабре этого года.Но, если угодно, научный мир страны гордится этим, и такая априорная публикация делу не повредит.Что же такое CERN?Мы сообщали об этом в статье "Израиль и CERN".European ..
2013-11-14 703 0 Наука и образование
0
Окно в радиовселенную
Как события на Украине и реформа Российской академии наук повлияли на работу «Радиоастрона», «окна» в радиоволновую Вселенную Один из самых успешных проектов российской астрономии и космической отрасли — запущенный в 2011 году орбитальный радиотелескоп «Спектр-Р», ключевое звено ..
2014-05-06 729 0 Наука и образование
0
Венчурный фонд под управлением УК Роснано запустят в 2015 году
Реализация стратегии ОАО "Роснано" предполагает создание инвестиционных фондов разного типа, в том числе венчурных фондов, говорится в ключевых положениях долгосрочного бизнес-плана "Роснано" до 2020 года, текст которого есть в распоряжении РИА Новости. Согласно новой стратегии ОАО "Роснано", принятой ..
2014-02-15 999 0 Наука и образование
0
Алферов: РАН должна перейти от выживания к развитию
Академик Жорес Алферов написал открытое письмо президенту РФ Владимиру Путину по поводу грядущей реформы Российской академии наук. "Предложенный Дмитрием Медведевым и Дмитрием Ливановым в пожарном порядке закон о реорганизации РАН и других государственных академий наук и, как сейчас очевидно, поддержанный ..
2013-07-30 992 0 Наука и образование
0
Россияне заняли третье место на Олимпиаде по математике
Она проходила в Колумбии. Российская команда обошла соперников из более чем 90 стран и заняла в общем зачёте третье место, уступив только Китаю и Южной Корее. За 2 дня участникам предстояло решить 6 сложнейших задач по 3 в каждый день. И наша команда справилась с этим великолепно. ..
2013-07-30 888 0 Наука и образование
0
На программу развития Сколково выделено 502 млрд
На государственную подпрограмму «Создание и развитие инновационного центра «Сколково» до 2020 года выделено 502 млрд рублей, из них бюджетные средства - 135,6 млрд рублей, сообщил в четверг министр экономического развития России Алексей Улюкаев. «Финансирование подпрограммы составит 502 миллиарда рублей, из которых ..
2013-08-1 851 0 Наука и образование
0
Сонин о стене серости, реформе РАН и плагиате
В конце июня стало известно, что проректор Российской экономической школы (РЭШ) Константин Сонин принял решение покинуть это учебное заведение. Сонин, один из самых известных экономистов России, пояснил, что не испытывает по поводу ухода «ни злобы, ни горечи», а также ..
2013-08-2 806 0 Наука и образование
0