211service.com
Vita Hål Och Diskbänkar
Slå på din kökskran och den jämna strömmen av vatten sprider sig till en tunn rund skiva när den träffar diskbänken. Denna skiva har en ovanlig egenskap: den är omgiven av en cirkulär läpp, där vattnets höjd ändras plötsligt.
Detta så kallade hydrauliska hopp har förbryllat fysiker i minst hundra år (John Strutt, annars känd som Lord Rayleigh, publicerade den första matematiska beskrivningen av fenomenet 1914). Dessa typer av hydrodynamiska problem är notoriskt svåra att ta itu med.
Under de senaste åren har studiet av hydrauliska hopp intensifierats. Det beror på att olika fysiker har påpekat att hydrauliska hopp är exempel på mycket mer exotiska föremål: vita hål, den tidsomvända motsvarigheten till svarta hål. (Ett vitt hål är en region som kan avge vågor och partiklar men som vågor och partiklar inte kan komma in.) Även om det är en intressant gissning, har ingen kommit med experimentella bevis.
Tills nu. Idag ger Gil Jannes vid Universite de Nice Sophia Antipolis i Frankrike et amis exakt det bevis som alla har letat efter. Ett vitt hål uppstår om vattenflödet över det hydrauliska hoppet är snabbare än vad vågor kan färdas. Detta innebär att vågorna kan fly från hålet men inte kan komma in i det mot strömmen.
Men att bevisa detta är knepigt. Problemet handlar om att mäta dessa två karakteristiska egenskaper hos det vita hålet: vattenflödet i den cirkulära skivan och hastigheten med vilken vågor färdas på ytan av detta vatten.
Problemet är att vattenlagret är oblattunt, vilket gör det svårt att mäta med någon noggrannhet.
Jannes och co har dock en väg runt detta problem. Istället för att mäta dessa två egenskaper direkt, är det möjligt att hitta deras förhållande genom att mäta Mach-konen associerad med det superkritiska flödet i hoppets inre område.
Det låter komplicerat men är faktiskt okomplicerat. Stick in fingret i den platta vattenskivan och det v-formade flödet runt den är Mach-konen. Vinkeln på denna v-form är det kritiska värdet du behöver mäta (se bild).
Jannes et amis säger att deras mätningar för första gången bevisar att det cirkulära hoppet verkligen är så exotiskt som alla trodde. Vi ger en experimentell demonstration att det cirkulära hydrauliska hoppet representerar ett hydrodynamiskt vitt hål, säger de.
Det är ett fantastiskt resultat. Det betyder att det är möjligt att återskapa egenskaperna hos de mest exotiska föremålen i universum i din diskbänk. Häftigt!
Ref: arxiv.org/abs/1010.1701 : Cirkelhoppet är ett vitt hål