音響ブラックホールモデルを用いたブラックホール物理の解明

使用声学黑洞模型阐明黑洞物理

基本信息

批准号：
08J04371
负责人：
奥住聡
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J04371/
关键词：
ブラックホール重力波流体ボース・アインシュタイン凝縮体

项目摘要

ブラックホールとは、一般相対性理論からその存在が予言される天体である。近年になって、ブラックホールの関与するいくつかの新しい波動現象が予言された。これらの予言を実証することは、一般相対性理論のより精密な検証に繋がるものであるが、これらを天文観測から直接実証することは現在では困難である。本研究の目的は、(1)これらの現象を詳細に解析するための理論的に整備すること、(2)地上実験が可能なブラックホール擬似モデルである「音のブラックホール」を利用し、これらの現象の存否を実証すること、の2点である。本年度の研究成果は以下の2点に要約される。1.ブラックホールは「準固有振動」と呼ばれる重力波を放出することが知られる。ごく最近、一般相対性理論の非線形効果が周波数の異なる準固有振動を生み出すことが予想された(Ioka & Nakano 2007)。しかし、この先行研究で用いられた解析手法の妥当性は大いに疑問が残されていた。本研究では、非線形な重力波に対しても妥当性が保証される新たな解析手法を独自に開発し、先行研究で予言されていた非線形由来の準固有振動が実際に存在することを証明した。さらに副産物として、準固有振動とは別種の未知なる重力波モードを発見した。この現象は近い将来観測されるであろう重力波形に大きな影響を与えると予想される。本研究業績は国際論文誌「Journal of Physics」において発表した。2.ブラックホールは「ホーキング輻射」と呼ばれる熱輻射を放出することが予言されている。近年、高エネルギー領域での量子論的効果がこの輻射のスペクトルを変形させる可能性が指摘された(Barcelo et al.2009)。本研究では、ホーキング輻射のスペクトルを実験的に特定するための手段として、量子論的効果が現れる流体である「ボース・アインシュタイン凝縮体」に注目し、これを用いた音響ブラックホールを現在の技術で実現するための方策を提案した。本研究業績は国内論文誌「ながれ」において発表した。

黑洞是一个天体，其存在由相对论的一般理论预测。近年来，已经预测了黑洞中涉及的几种新的振动现象。证明这些预测会导致对相对性一般理论的更精确验证，但现在很难直接从天文观测中证明它们。这项研究的目的是（1）为这些现象的详细分析准备理论准备，以及（2）通过利用“声音黑洞”（可用于地面实验）的“声音黑洞”来证明这些现象的存在或不存在。今年的研究结果总结了以下两个点：1。黑洞已知会发出称为“准eigen振动”的引力波。最近，已经预测，相对论一般理论的非线性影响产生了不同频率的准元素振荡（Ioka＆Nakano 2007）。但是，这项先前研究中使用的分析方法的有效性仍然是高度可疑的。在这项研究中，我们独立开发了一种新的分析方法，即使对非线性引力波也可以保证有效性，并证明了先前研究中实际上已经预测的非线性准元素振荡。此外，作为一种副产品，已经发现了一种与准自然振动不同的未知引力波模式。预计这种现象对在不久的将来会观察到的重力波形有重大影响。这项研究成就是在国际杂志《物理学杂志》中介绍的。 2。预测黑洞会发出热辐射，称为“霍金辐射”。最近，已经指出，高能结构域中的量子理论效应可能会变形该辐射的光谱（Barcelo等，2009）。在这项研究中，我们专注于Bose-Einstein凝结物，Bose-Einstein凝结物表现出量子理论效应，作为实验识别鹰辐射范围的一种手段，并提出了一种使用当前技术实现声学黑洞的方法。这项研究成就发表在《日本杂志纳加尔》上。