霍金辐射或许已被科学家观察到

2010-10-01 22:30 来源: 中国科学院
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  据物理学家组织网9月29日(北京时间)报道,意大利米兰大学的科学家佛朗哥·贝乔诺及其同事组成的团队日前宣称,他们在实验室中创建的“某类现象”,应该就是科学界一直未曾观测到的“霍金辐射”。相关论文发表于即将出版的《物理评论快报》上,目前在arXiv.org网站可供参阅。

  虫洞被科学家描述成连接宇宙遥远区域间的时空细管,它和黑洞一样都以相同的方式扰乱其周围的物质运动。而分辨这两种情况,能用到的方法就是“霍金辐射”。

  这是霍金在1974年发表的一个令人震惊的设想。他认为,在黑洞外产生的虚粒子对,其中之一被吸引进去,而另一个会逃逸。这个逃逸的粒子获得了能量,从而不需要与其反粒子相遇湮灭,反倒是可以逃逸到无限远。以外界的角度看,就像黑洞辐射出了这个粒子一样。该猜想中的辐射就被命名为“霍金辐射”。

  霍金将量子理论加入到天体物理理论中去,按此说法,黑洞并不像人们此前所想的那样“暗无天日”,而是会轻微地发出“霍金辐射”的光芒。那个逃逸的粒子吸收了一部分黑洞的能量,使该辐射包含有光子、中子和少量的各种有质量的粒子。“霍金辐射”不违反信息定律,但这种辐射非常之微弱,还非常可能被其他的辐射来源所湮没,如大爆炸时期留下的宇宙微波背景辐射,因而尽管天文学家数十年的努力观测,仍一无所获。

  贝乔诺及同事为了建造出“霍金辐射”,在实验装置中向透明的石英玻璃样本发射了超短(1皮秒)的激光脉冲,产生的折射率分布(RIP)展现出一个“视界线”(一个天文学中黑洞的边界),在此边界以内的光无法逃离。之后,由成像镜头以90度收集其辐射光子,然后发送到分光仪以及电荷耦合摄像机中。

  研究人员解释说,此方式可强烈抑制或消除其他类型的辐射,如切伦科夫状辐射、四波混频、自相位调制、荧光等等。最终,观察到的光子辐射迹象让他们相信,这是一个由模拟“视界线”催生的“霍金辐射”。

  这很可能是人们首次观察到的“霍金辐射”迹象。物理学家们认为,如在未来实验中该结果被证实为“霍金辐射”,其可能对一切黑洞甚至宇宙的最终命运产生重大影响。