Результати нового дослідження вказують на те, що чорні діри мають властивості, характерні для квантових частинок. Науковці показали, що дивовижні космічні об’єкти можуть бути водночас маленькими та великими, важкими та легкими або мертвими та живими, як легендарний кіт Шредінґера.

У роботі, заснованій на комп’ютерному моделюванні, дослідники ставили ціль знайти невловимий зв’язок між приголомшливою фізикою надмасивних об’єктів, таких як чорні діри, що викривляють час, і принципами, які лежать в основі поведінки найдрібніших субатомних частинок.

Дослідницька група розробила математичну структуру, в якій змодельована квантова частинка містилась за межами гігантської змодельованої чорної діри. Моделювання показало, що чорна діра демонструє ознаки квантової суперпозиції, тобто здатність існувати в кількох станах одночасно — в даному разі бути водночас і масивною, і зовсім немасивною.

«Ми хотіли побачити, чи можуть [чорні діри] мати суттєво різні маси одночасно, і виявилося, що можуть», — сказав провідний автор дослідження Джошуа Фу (Joshua Foo), доктор філософії з теоретичної фізики в Університеті Квінсленду (Австралія). «Досі ми глибоко не досліджували, чи демонструють чорні діри дивовижну поведінку, як об’єкт квантової фізики».

Найвідомішим прикладом квантової суперпозиції є легендарний кіт Шредінґера, уявний експеримент, розроблений фізиком початку 20-го століття Ервіном Шредінґером, щоб продемонструвати деякі найважливіші проблеми квантової фізики. Згідно з квантовими теоріями, субатомні частинки існують у кількох станах одночасно, поки вони не взаємодіють із зовнішнім світом. Ця взаємодія, яка може бути простим актом вимірювання або спостереження, переводить частинку в один із можливих станів.

Шредінґер, який отримав Нобелівську премію з фізики в 1933 році, мав на меті своїм експериментом продемонструвати абсурдність квантової теорії. Адже він [експеримент] показував, що кіт, замкнений у коробці, може бути водночас мертвим і живим на основі випадкової поведінки атомів поки спостерігач не порушить суперпозицію.

Однак, як виявилося, якщо кіт у коробці міг бути мертвим незалежно від дій спостерігача, квантова частинка справді може існувати в подвійному стані. І нове дослідження показує, що чорна діра також.

Американський та ізраїльський фізик-теоретик Якоб Бекенштейн (Jacob Bekenstein) був першим, хто припустив, що чорні діри можуть мати квантові властивості. Оскільки чорну діру визначає її маса, то її квантова суперпозиція має означати, що цей дивний гравітаційний шлюз може мати кілька мас, які підпадають під певні співвідношення.

«Наше моделювання показало, що ці суперпозиції маси справді перебувають у певних діапазонах або співвідношеннях — як і передбачав Бекенштейн», — сказала співавтор дослідження Магдалена Зих (Magdalena Zych), фізик з Університету Квінсленду та співкерівник дослідження. «Ми не припускали виявити таку закономірність, тому той факт, що нам вдалося знайшли ці докази, був досить несподіваним».

Не йдеться про те, що науковці наблизилися до розуміння процесів (фізики) всередині чорних дір. Але що б це не було, це, ймовірно, навіть фантастичніше, ніж ми можемо собі уявити.

Результати нового дослідження оприлюднив 28 жовтня поточного року інтернет-журнал Physical Review Letters.

За інф. з сайту www.space.com