20.02.2021
Fenomeno di backreaction osservato per la prima volta nella simulazione di un buco nero in un serbatoio d’acquaGli scienziati hanno rivelato nuove informazioni sul comportamento dei buchi neri con una ricerca che dimostra come si possa simulare un fenomeno chiamato backreaction. Il team dell'Università di Nottingham ha utilizzato la simulazione di un buco nero, che coinvolge un serbatoio d'acqua appositamente progettato, per questa ultima ricerca pubblicata su Physical Review Letters. Questo studio è il primo a dimostrare che l'evoluzione dei buchi neri risultante dai campi che li circondano può essere simulata in un esperimento di laboratorio. I ricercatori hanno utilizzato un simulatore di serbatoio dell'acqua costituito da un vortice drenante, come quello che si forma quando si stacca la spina nella vasca. Questo imita un buco nero poiché un'onda che si avvicina troppo allo scarico viene trascinata nello scarico, incapace di scappare. Sistemi come questi sono diventati sempre più popolari negli ultimi dieci anni come mezzo per testare i fenomeni gravitazionali in un ambiente di laboratorio controllato. In particolare, la radiazione di Hawking è stata osservata in un esperimento di buco nero analogico che coinvolge l'ottica quantistica. Utilizzando questa tecnica i ricercatori hanno dimostrato per la prima volta che quando le onde vengono inviate in un buco nero analogico, le proprietà del buco nero stesso possono cambiare in modo significativo. Il meccanismo alla base di questo effetto nel loro particolare esperimento ha una spiegazione notevolmente semplice. Quando le onde si avvicinano allo scarico, spingono efficacemente più acqua nello scarico provocando una diminuzione della quantità totale di acqua contenuta nel serbatoio. Ciò si traduce in un cambiamento dell'altezza dell'acqua, che nella simulazione corrisponde a un cambiamento nelle proprietà del buco nero. L'autore principale, il ricercatore post-dottorato Dr. Sam Patrick dell'Università di Nottingham School of Mathematical Sciences spiega: "Per molto tempo, non è stato chiaro se la reazione contraria avrebbe portato a cambiamenti misurabili nei sistemi analogici in cui il flusso del fluido è guidato, ad esempio, utilizzando una pompa dell'acqua. Abbiamo dimostrato che i buchi neri analogici, come le loro controparti gravitazionali, sono sistemi intrinsecamente che reagiscono all'indietro. Abbiamo dimostrato che le onde che si muovono in una serbatoio drenante spingono l'acqua nello scarico, modificando in modo significativo la velocità di scarico e di conseguenza cambiando l'effettiva attrazione gravitazionale del buco nero analogico. Ciò che è stato davvero sorprendente per noi è che la reazione di ritorno è abbastanza grande da far scendere così tanto l'altezza dell'acqua nell'intero sistema da poterla vedere a occhio! Questo è stato davvero inaspettato. Il nostro studio apre la strada alla sperimentazione sperimentale delle interazioni tra le onde e lo spazio tempo che attraversano. Ad esempio, questo tipo di interazione sarà cruciale per studiare l'evaporazione dei buchi neri in laboratorio ". La ricerca sui buchi neri presso l'Università di Nottingham ha recentemente ricevuto un finanziamento di 4,3 milioni di sterline per un progetto triennale che mira a fornire ulteriori approfondimenti sulla fisica dell'universo primordiale e dei buchi neri. Il team di ricerca utilizzerà simulatori quantistici per imitare le condizioni estreme dell'universo primordiale e dei buchi neri. Il team di Nottingham utilizzerà un nuovo laboratorio statale per creare un nuovo sistema optomeccanico superfluido ibrido per imitare i processi dei buchi neri quantistici in laboratorio.