Ce au in comun o picatura de apa si o gaura neagra? Nimic, veti zice. Si totusi, in anumite conditii, picaturile de apa aflate intr-o stare de levitatie, se poarta de parca ar simula gaurile negre. Sau obiecte microscopice, ca atomii. Acestea sunt in limbaj obisnuit rezultatele unui studiu destul de sofisticat din punct de vedere matematic aparut intr-una dintre cele mai serioase reviste de fizica teoretica, Physical Review Letters.

Picaturi de apa in levitatie

Autorii, Richard Hill si Laurence Eaves, de la University of Nottingham, UK, au plasat picaturi de apa intr-un camp magnetic de o anumita configuratie. E vorba de picaturi de apa foarte mici, cu volumul de aproximativ 1.5 ml si de un camp magnetic intens, de 16.5 T. Cercetatorii au folosit un efect numit diamagnetism: la aplicarea unui camp magnetic puternic, picaturile de apa au creat propriul lor camp magnetic contrar, si a rezultat o forta suficienta pentru a contracara gravitatia.

Ca urmare, s-a obtinut un efect de levitatie. Asupra acestor picaturi de apa in stare de levitatie s-a aplicat apoi un camp electric. A rezultat un efect de rotatie. Sub efectul tuturor acestor forte, pictaturile de apa au inceput sa se comporte extrem de ciudat. Au ajuns, de pilda, sa aiba forme triunghiulare, si o transparenta variabila. Ceva si mai interesant a inceput sa se intample cu tensiunea superficiala.

Aparatura de laborator necesara pentru experimente de levitatie magnetica Foto: University of Nottingham

Gauri negre si tensiunea superficiala

Una dintre teoriile curente descrie orizontul gaurilor negre ca pe o membrana intinsa, cu o anumita tensiune superficiala. Un articol publicat tot anul acesta, in primavara, sugera folosirea unor mici picaturi de lichid ca model pentru a intelege cum se comporta o gaura neagra.

Calin Alexa, de la Institutul de Fizica din Bucuresti, este de parere ca avem in acest experiment o interesanta incercare de a gasi date experimentale pe baza carora sa putem descrie comportamentul straniu al gaurilor negre. "Toate modele teoretice cunoscute pana acum pleaca de la presupuneri care nu se bazeaza pe masuratori experimentale, acest lucru este deranjant pentru precizia cu care se dau estimari asupra comportamentului gaurilor negre."

"modelele teoretice care isi propun sa descrie gaura neagra nu se pot baza pe date experimentale precise; se doreste ca experimente care fac analogii cu modelele gaurilor negre sa furnizeze masuratori experimentale care sa ajute la perfectionarea modelelor teoretice ale gaurilor negre"

Calin Alexa, Institutul de Fizica, Bucuresti

Gaurile negre sunt unele dintre cele mai interesante "obiecte" ale universului nostru. In principiu, stim despre ele ca sunt la origine niste cadavre stelare: anumite stele isi incheie activitatea printr-o explozie atat de puternica incat ceea ce ramane in urma este un obiect mult mai dens si mult mai greu decat tot ceea ce este cunoscut.

Atat de dens si de greu incat "prinde" totul in campul sau gravitational, inclusiv lumina. In plus, un camp gravitational atat de puternic deformeaza spatiul si timpul in moduri stranii, care-i fascineaza pe astrofizicieni, matematicieni sau specialisti in cosmologie. In interiorul gaurii negre exista asa numitele "singularitati": regiuni in care ecuatiile fizicii noastre inceteaza sa functioneze. Gaurile negre au tot felul de proprietati stranii pe care teoreticienii le studiaza de ceva vreme.

Prezentul studiu nu este primul care incearca sa ofere o analogie, sau un posibil model de studiu experimental pentru aceste obiecte misterioase. Este insa spectaculos prin aparenta lui simplitate. Ne putem "juca", construind ceva asemanator cu o gaura neagra, pe o masa, in laborator.

Dictionar:

Diamagnetismul este proprietatea unui obiect de a crea un camp magnetic opus la aplicarea unui camp magnetic exterior puternic. Ca urmare are loc un efect repulsiv. Este vorba de o forma de magnetism care apare doar ca raspuns la aplicarea unui camp magnetic. Substantele se pot clasifica in functie de proprietatile lor diamagnetice. Superconductorii, de exemplu, prezinta proprietati diamagnetice puternice. In functie de raspunsul lor la aplicarea unui camp magnetic, clasificam substantele in diamagnetice, paramagnetice si feromagnetice .

Articolul original:

Physical Review Letters, DOI: 10.1103/ Physical Review Letters, 101.234501

Mai multe despre comportamentul gaurilor negre

VIDEO:

Cateva dintre experimentele de levitatie magnetica facute la Universitatea din Nottingham