據國外媒體(ti) 報道,激光是令人敬畏的發明,我們(men) 可以利用它控製蟲子的大腦、製作音樂(le) 、或許還能用來抵禦侵襲地球的小行星,但我們(men) 還沒從(cong) 黑洞中製取過激光。不過最近,一個(ge) 由物理學家和工程師組成的小組認為(wei) 他們(men) 不僅(jin) 發現了“霍金輻射”存在的證據,而且可以利用它來製取一種激光。
一般我們(men) 認為(wei) ,光線是不能從(cong) 黑洞中逃脫出來的,所以從(cong) 黑洞中製取激光看起來有悖直覺。但從(cong) 理論上講,應該會(hui) 有一些粒子從(cong) 黑洞的事件視界(event horizon)輻射出來,這就是著名的“霍金輻射”(1974年由霍金預言,但迄今仍沒有觀測到)。
來自愛丁堡赫瑞瓦特大學的物理學家丹尼爾·菲克西歐(Daniele Faccio)以及他的小組並沒有在實驗室真正製造出黑洞,不然的話會(hui) 把地球吞噬掉的。實際上,他們(men) 進行的是用計算機模擬黑洞“事件視界”上的情況。如果目前的理論是正確的,那麽(me) 他們(men) 的工作將能夠檢驗霍金輻射的種類是否與(yu) 期望的一致。
正常激光中,光子通過在鏡麵間的反射進行聚焦,然後射向一個(ge) 能發出更多相同頻率光子的工作介質進行增強放大。菲克西歐和他小組的論文發表在了《經典和量子引力》上。如果他們(men) 的論文是正確的,那麽(me) 就可以分別用兩(liang) 種不同的事件視界取代傳(chuan) 統激光器中的鏡麵,一個(ge) 視界來自黑洞,另一個(ge) 視界來自白洞。
白洞完全是理論上的物體(ti) ,與(yu) 黑洞的性質完全相反。在黑洞中,事件視界標誌著粒子無法逃出的邊界(你可以跨越它進入到黑洞中,但不能回頭重新跨越出來)。白洞正相反,粒子可以從(cong) 白洞中出來,但任何飛向它的物體(ti) 都無法進入其中。如果我們(men) 目前的量子力學理論是正確的,那麽(me) 白洞應該是可能存在的。即使我們(men) 在可觀測的宇宙中還沒有發現任何白洞存在的證據。
2010年,菲克西歐和他的小組用激光脈衝(chong) 穿過一個(ge) 玻璃棱鏡,製造出了白洞事件視界的模型,那時他們(men) 產(chan) 生了利用黑洞和白洞事件視界的性質構建激光器的設想。
事件視界上的光子是來自哪裏呢?量子理論表明,物質和反物質虛粒子不斷地從(cong) 真空中產(chan) 生,當它們(men) 相遇時又會(hui) 發生湮滅。如果物質和反物質粒子恰巧居於(yu) 事件視界的兩(liang) 側(ce) ,那麽(me) 它們(men) 就不會(hui) 相遇發生湮滅。黑洞之外的觀測者就會(hui) 意識到有粒子從(cong) 暗冷的事件視界發出。
菲克西歐小組的最新論文就是利用了這種現象。根據他們(men) 的模擬,當一束光線接近白洞的時候,其波長被壓縮進入紫外光區。當光線被反射回來接近另一端黑洞的時候,波長被拉伸進入紅外光區。從(cong) 白洞和黑洞中發出的霍金輻射對激光的強度進行放大,把最初的微弱光束轉變成強大的激光。《新科學家》雜誌報道說,當涉及實際建造這樣的激光器時,該小組仍需要想出如何構建黑洞事件視界模型的方法
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