【博科园-科学科普】
人类可能永远不会探索黑洞周围的区域或黑洞本身，至少在你还活着的时候这是不可能实现的。这主要是因为大多数黑洞都太遥远了，即使我们能去黑洞那里，我们也不可能在他们的强大的引力下幸存下来。这意味着：如果我们想研究极端重力可能带来的古怪影响，我们必须要有创造力，这正是一个国际物理学家团队刚刚完成的。
图片：US DOE/Public Domain
这些物理学家们现在发表报告一个所谓的“重力异常”的一种特殊的物质，叫做Weyl半金属。论文的结果和实验装置在不久的将来可能有重要的应用，最为激动的是相对较新的Weyl半金属将允许在这些奇怪的模型中观测重力效应。
这真是有史以来第一次在一个实验中看见它，即使它仅仅是通过类比，哈佛物理系的教授Subir Sachdev，他没有参与这项研究，然而他说：在所有的物理学中，没有人见过这样的东西。
“引力异常”是指时空本身对“费米子”行为的影响，包括电子的粒子的类型。所有的粒子都有一个天生的属性称为“自旋”，而在电子中科学家们把这个价成是“上升”或“下降”。除此之外，如果费米子没有大量的话，根据物理学定律 - 这就是无质的情况。然后自旋可以指向颗粒移动的相同方向或相反方向 - 这被称为“手性”。重力异常，空间形状的变化可能导致这种手性的不平衡。
黑洞辐射。图片：NASA Goddard Spaceflight Center
不过，科学家不能改变实验室的时空形状。相反他们需要一个无质量费米子穿越扭曲的时空很好的模拟。一种特殊的晶体称为Weyl半金属作为“空间”。Weyl半金属特别是因为它们的电子就像是无质量的总是移动，马德里自治大学的Karl Landsteiner解释说。他们添加了一个温度梯度，这意味着要重力，并且随着对称性的破坏，粒子的手性被交换，从而导致手性不平衡。研究人员今天在自然杂志上发表了他们的研究结果。“所以告诉我们关于世界的是引力异常效应可能存在，”来自汉堡大学的IBM研究员Johnannes Gooth和IBM研究公司告诉Gizmodo。
你可能会想到什么？温度和重力是不一样的。这甚至可以提醒你去看年的实验，科学家似乎证明黑洞辐射，但是使用声波而不是真正的粒子。但是相关科学家肯定的说：爱因斯坦的理论意味着温度梯度和重力的能量梯度可以被类似地对待。如果某些东西适用于一个，它应该适用于另一个。
没有人怀疑能量辐射和引力场之间的类比，Sachdev说：这对我而言是很好的，“观察与重力将更多或更少的不可能。“你需要一个强大的引力场，你可能会去一个黑洞附近，但从来没有人这样做。”
你也可能想知道为什么IBM关心这个。除了空间本身的形状可以影响颗粒的一个很好的证明之外，对移动电荷的行为具有这种程度的控制可以具有重要的技术应用。长期以来，我们可以通过热梯度，一些发电介质中的温度变化来发电。“但这是一个非常低效的过程，”Gooth说：这是因为正常的电子在这个热转换过程中是坏的。但是我们现在认为这种引力异常我们可以规避某些限制，使得这种转换非常有效率。”
在未来的某一天，这种重力异常可能会让你对你的裤子进行摩擦从而给手机充电。这些应用似乎很遥远远，是在一个古怪的系统这一古怪行为的观察主要兴奋。没有限制的想象可能发生的地方。
在一个古怪的系统中主要的兴奋是观察这种古怪的行为，想象其中可能发生的地方没有限制。这种“引力异常”在所有某些物理系统中都被遵守，Gooth说：在恒星，宇宙初期或我们的晶体管中它都必须服从。
作者：Ryan F. Mandelbaum
编译：光量子
审校：博科园
发表于 2018-1-3 00:42
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