W głębinach wszechświata, pośród galaktyk i gwiazd, istnieją obiekty, które od dawna fascynują naukowców i budzą ich wyobraźnię - czarne dziury. Te niezwykłe twory natury, o tak silnym polu grawitacyjnym, że nawet światło nie może im uciec, pozostają jednym z największych zagadek współczesnej fizyki. Jednak dzięki niezwykłemu eksperymentowi przeprowadzonemu przez zespół badaczy z University of Nottingham, naukowcy zyskali nowy, bezprecedensowy wgląd w tajemnice czarnych dziur.

Kluczem do tego odkrycia okazał się niezwykły kwantowy wir stworzony w nadciekłym helu, schłodzonym do temperatury zaledwie niewiele wyższej od zera bezwzględnego. Ten wirujący układ, przypominający miniaturowe tornado, pozwolił naukowcom dokładnie zbadać interakcje zachodzące w otoczeniu czarnych dziur, w sposób, który do tej pory był niemożliwy.

Patrik Švančara, fizyk z University of Nottingham, który kierował tym badaniem, wyjaśnia: "Użycie nadciekłego helu pozwoliło nam na dokładniejsze i bardziej precyzyjne badanie drobnych fal powierzchniowych niż w naszych poprzednich eksperymentach z wodą. Ponieważ lepkość nadciekłego helu jest niezwykle mała, mogliśmy szczegółowo zbadać ich interakcję z tym kwantowym tornado i porównać wyniki z naszymi teoretycznymi przewidywaniami."

To właśnie ta niezwykła ciecz, o zerowej lepkości, okazała się kluczem do stworzenia eksperymentalnego modelu, który w niespotykanym dotąd stopniu odzwierciedla zachowanie czarnych dziur. Wir utworzony w nadciekłym helu, dzięki swoim kwantowym właściwościom, stał się swoistym "czarnym dziurowym analogiem", pozwalającym na badanie zjawisk, które do tej pory były niemal niemożliwe do zaobserwowania.

Czarne dziury, choć stanowią jedne z najbardziej fascynujących obiektów we wszechświecie, są zarazem niezwykle trudne do bezpośredniego badania. Nie emitują one żadnego promieniowania, które moglibyśmy wykryć, a jedyne, co możemy obserwować, to światło z najbliższego otoczenia tych obiektów. Dlatego naukowcy od dawna poszukują sposobów na stworzenie eksperymentalnych modeli, które pozwoliłyby im lepiej zrozumieć naturę czarnych dziur.

Jednym z takich podejść jest wykorzystanie wirów lub wodorotów, które - podobnie jak materiał zbliżający się do czarnej dziury - zaczynają wirować i opadać, niczym woda spływająca do odpływu. Ten analogiczny mechanizm pozwolił już wcześniej naukowcom na badanie zachowania czarnych dziur, jednak dopiero eksperyment z nadciekłym helem otworzył zupełnie nowe perspektywy.

Kluczowym elementem tego eksperymentu była zdolność do generowania swoistego "kwantowego tornada" w nadciekłym helu. Švančara wyjaśnia: "Nadciekły hel zawiera małe obiekty zwane wirami kwantowymi, które mają tendencję do rozchodzenia się od siebie. W naszym układzie udało nam się ograniczyć dziesiątki tysięcy tych kwantów w zwartym obiekcie przypominającym małe tornado, uzyskując przepływ wirowy o rekordowo dużej sile w dziedzinie płynów kwantowych."

Obserwując ten wirujący układ, naukowcom udało się zidentyfikować podobieństwa między przepływem wirowym a wpływem obracającej się czarnej dziury na zakrzywioną czasoprzestrzeń wokół niej. W szczególności badacze zaobserwowali stojące fale analogiczne do stanów związanych czarnych dziur oraz wzbudzenia analogiczne do wygaszania nowo powstałej czarnej dziury.

Te odkrycia otwierają zupełnie nowe perspektywy w badaniach nad czarnymi dziurami. Zespół z University of Nottingham jest przekonany, że ich eksperyment z nadciekłym helem może stać się kluczem do przewidywania, jak pola kwantowe zachowują się w zakrzywionych czasoprzestrzeniach wokół astrofizycznych czarnych dziur. To zaś może przyczynić się do lepszego zrozumienia tych niezwykłych obiektów i przybliżyć nas do rozwiązania jednej z największych zagadek współczesnej fizyki.