실험장치에서 '양자 소용돌이'를 생성해 블랙홀의 중력상태를 모방하는 데 성공
노팅엄 대학, 킹스 칼리지 런던, 뉴캐슬 대학의 연구팀이 초유동 상태의 극저온 액체 헬륨을 이용한 실험장치로 '양자 소용돌이'를 만들어 회전하는 블랙홀의 중력상태와 유사한 상태를 만들어내는 데 성공했다고 발표했습니다.
Rotating curved spacetime signatures from a giant quantum vortex | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07176-8
'Quantum tornado' allows scientists to mimic a black hole on Earth | Space
https://www.space.com/quantum-tornado-black-hole-physics-simulation-absolute-zero
'Quantum tornado' allows scientists to mimic a black hole on Earth
Scientists created a giant vortex made of tiny quantum pieces to bring black hole physics down to Earth.
www.space.com
아래의 이미지는 노팅엄 대학의 패트릭 스반카라 박사 등이 구축한 마이너스 271℃에 가까운 극저온 액체 헬륨을 넣은 실험장치입니다.
연구팀은 "중력과 유체의 유사성에는 점도의 소실이 필요하다"며 액체의 점도가 없어져 용기 안에서 벽면을 올라가 넘치거나 통상이면 통과할 수 없는 원자 하나의 틈새에서도 액체가 흘러나오는 초유동을 이용했습니다.
스반카라 박사에 의하면 초유동 상태의 극저온 액체 헬륨 중에는 '양자 소용돌이'가 포함되어 있어 서로 떨어져 퍼지는 경향이 있다고 합니다.
이번 실험에서 연구팀은 수만 개의 양자를 작은 양자 소용돌이에 가두어 양자 유체로서 기록적인 힘의 소용돌이를 만드는 데 성공했습니다.
그리고 이 소용돌이의 흐름과 블랙홀이 주변 시공간에 미치는 영향 사이에 흥미로운 유사점이 발견되었다고 합니다.
이번 성과는 곡선 시공의 복합 영역에서의 '유한 온도 양자장 이론'의 시뮬레이션에 새로운 길을 얼었다고 합니다.