实验室中的量子氦龙卷风模拟了黑洞扭曲的时空

于是，来自诺丁汉大学（UN）、伦敦国王学院和纽卡斯尔大学的研究人员转而研究流体中的漩涡，因为流体中的漩涡在某种程度上可以模拟太空中物质围绕黑洞旋转的方式。

特别是，他们决定看看是否能改进联合国黑洞实验室之前发明的一种方法，即在一个特殊设计的水槽中的旋涡可以揭示黑洞周围发生的一种已知的特殊现象，即超光度（superradiance）。(您可以在以下联合国视频中观看该实验）。

在这个实验中，他们使用了冷至冰冷的-271 °C（-456 °F）的超流体氦。超流体是一种粘度接近零的流体。

诺丁汉大学数学科学学院的帕特里克-斯万卡拉（Patrik Svancara）是这项研究的第一作者，他介绍说："由于超流体氦的粘度极小，我们能够细致地研究它们与超流体龙卷风的相互作用，并将研究结果与我们自己的理论预测进行比较。"

在超流体氦被冷却到的温度下，它开始表现出量子特性，这可能导致它变得不稳定。不过，一个定制的腔室让研究小组得以控制住流体，减轻了量子效应。

斯万卡拉说："超流体氦含有被称为量子漩涡的微小物体，它们往往会相互扩散。在我们的装置中，我们成功地将数万个这样的量子限制在一个类似小型龙卷风的紧凑物体中，实现了量子流体领域中强度破纪录的涡流。"

通过测量这种超冷超流体表面的波动力学，研究小组得出结论，该系统模仿了与旋转黑洞附近相同的引力条件。希望这一装置能帮助研究小组进一步深入了解黑洞，尽管不断有发现，但黑洞对天体物理学家来说仍有许多谜团。

"早在2017年，当我们在最初的模拟实验中首次观测到黑洞物理的清晰特征时，这对于理解一些奇异现象来说是一个突破性的时刻，而这些现象往往是具有挑战性的，甚至是不可能研究的，"黑洞实验室的工作负责人西尔克-魏因富特纳（Silke Weinfurtner）说。"现在，通过更复杂的实验，我们将这项研究提升到了一个新的水平，最终可以预测量子场在天体物理黑洞周围的弯曲时空中的行为方式。"

这项研究发表在《自然》杂志上。