Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Французские физики впервые экспериментально показали, что жидкость, вытекающая из крана, создаёт эффект, аналогичный белой дыре
Поток воды, падая на плоскую поверхность (например, кухонной раковины), превращается в тонкий диск, края которого приподняты благодаря феномену, известному как гидравлический прыжок. Жиль Жанне и Жермен Руссо из Университета Ниццы — Софии-Антиполис полагают, что, если волны внутри диска двигаются быстрее внешних, гидравлический порог служит аналогом горизонта событий: вода может подойти к диску извне, но не сможет преодолеть границу.
Порог представляет собою однонаправленную мембрану или белую дыру», — пишут исследователи и показывают, что математическое описание обоих случаев абсолютно аналогично.
Есть два способа доказать соответствие экспериментально. Кажется, что очевиднее всего напрямую измерить скорость поверхностных волн внутри и снаружи гидравлического порога. Однако не всё так просто. Метод визуализации и измерения потока жидкости, называемый particle image velocimetry, не работает, так как жидкостная плёнка тоньше, чем материалы, используемые для её изображения. Способ, которым волна взаимодействует с порогом, и то, что волны разной длины распространяются на различных скоростях, тоже осложняют измерение.
Рис. 1. Белая дыра есть на каждой кухне. (Фото Philippe Belleudy).
Вместо этого учёные измерили соотношение волн с помощью конуса Маха. Если прервать быстрый поток на краю гидравлического прыжка, возникнет маленький, но геометрически идентичный конус. Если конус открывается под прямым углом, это означает, что скорость входящей волны равна скорости исходящей — именно этого следует ожидать на уровне горизонта событий чёрной или белой дыры.
Чтобы создать белую дыру, физики подавали силиконовое масло через стальное сопло на квадратную пластину из ПВХ, имеющую около 30 см в поперечнике. Благодаря силиконовому маслу поток стал плавным и предсказуемым, а гидравлический прыжок принял форму правильной окружности.
Чтобы создать конус Маха, исследователи воткнули в масло иглу. Недалеко от того места, где струя достигала пластины, жидкость разделялась вокруг иглы под углом около 18˚. По мере перемещения иглы к порогу угол плавно увеличивался примерно до 45˚, а затем быстро открывался на 90°. Это означает, что скорость волн внутри кольца равна скорости волн за пределами кольца, то есть гидравлический порог и впрямь представляет собой горизонт белой дыры для поверхностных волн. Следовательно, концепция горизонтов событий не ограничивается релятивистскими построениями.
Рис. 1. Белая дыра есть на каждой кухне. (Фото Philippe Belleudy).