科學家造出首個「量子龍捲風」，擬態更接近現實的黑洞

黑洞是接近物理理論極限的物體，對黑洞理解越多越能揭開當前宇宙未知秘密。最近科學家首次創造出由超流體氦構成的「量子龍捲風」，能讓我們在實驗室模擬最可怕的黑洞環境。

氦冷卻到接近絕對零度時會變成超流體（superfluid），這種狀態下量子液體的流動沒有摩擦力，移動不會損失動能，攪拌後還可以形成無限旋轉的渦流。

最近，來自諾丁漢大學、倫敦國王學院、紐卡素大學的團隊更在量子流體領域實現破紀錄強度的超流體漩渦，成功將數以萬計的量子「關在」類似小型龍捲風的緊湊物體中。

黑洞很難研究，任何距離黑洞過近的物質都會被吸過去開始繞著黑洞旋轉，就像水盤旋流進排水孔一樣，因此可以理解黑洞類似強烈漩渦。

過去其他實驗已嘗試利用水、聲波模擬黑洞，但氦超流體的模擬更接近現實，能讓科學家更詳細準確研究微小表面波。

▲ 專為超流體氦實驗客製化的低溫系統。

團隊利用氦-4 超流體不尋常的量子特性產生一種「量子龍捲風」，也順利從中觀察到類似旋轉黑洞扭曲周圍環境的相互作用，尤其是類似黑洞束縛態（bound state）的駐波（standing wave），以及類似黑洞新形成後產生的衰盪（ringdown）。

透過這些更複雜實驗，科學家提升了黑洞模擬研究等級，最終有助我們預測量子場在黑洞周圍彎曲時空的種種行為。

新論文發表在《自然》（Nature）期刊。

• First-of-Its-Kind ‘Quantum Tornado’ Achieves Record-Breaking Black Hole Mimicry
• Quantum tornado mimics black holes’ warped spacetime in the lab
• Quantum tornado provides gateway to understanding black holes

（首圖來源：諾丁漢大學）