19 juli 2024

Goh, heb ik toch even een wit gat in m’n gootsteen

Een doodgewone waterstraal of een wit gat? Credit: Gil Jannes et al.

Je zou ’t misschien niet denken, maar er wordt in de theoretische fysica soms ook nagedacht over de doodgewone gootsteen in onze doodgewone keuken. En het lijkt helemaal onwaarschijnlijk als dan ook nog eens wordt nagedacht over het verband tussen verschijnselen in zo’n gootsteen, zoals water dat uit een kraan loopt, en exotische objecten zoals witte gaten. En toch is dat verband recent gemaakt! OK toegegeven, Gil Jannes (Universiteit van Nice, Frankrijk) en collegae hebben ’t over het verband tussen ‘hydraulische sprongen’ – ook wel bekend als watersprongen – en ‘hydrodynamische witte gaten’, hetgeen toch een tikkeltje anders klinkt. Bij een hydraulische sprong zal je niet direct aan een straal water in de gootsteen denken en tóch hebben ze met elkaar te maken, zo’n sprong en witte gaten. Zoals je op de foto ziet zal een waterstraal zich in de gootsteen naar alle kanten toe verspreiden. Wat opvalt is een kleine ronde ophoging, een soort van drempel. Dá t mijne dames en heren is nou de watersprong, waar Lord Rayleigh in 1914 al een wiskundige beschrijving van gaf. De afgelopen jaren werd er door sommige natuurkundigen al op gewezen dat er wel eens een verband zou kunnen zijn met zo’n watersprong en witte gaten. Eh… witte gaten?

Hydrodynamische witte gaten

Mmmm, dat lijkt toch meer op een wit gat. Credit: qingqing3 via Flickr CC by 2.0

Wat zwarte gaten zijn weten we inmiddels allemaal: objecten wiens zwaartekrachtsveld zo sterk is dat niets kan ontsnappen vanuit hun waarneemhorizon, zelfs licht niet. Witte gaten – wiens bestaan theoretisch voorspeld wordt – zijn precies het omgekeerde: objecten die deeltjes kunnen uitzenden, maar die géén deeltjes kunnen ontvangen. Kan licht er bij een zwart gat niet uit, bij een wit gat kan licht er niet in en in beide gevallen is de waarnemingshorizon de grens, simpel. De vraag is nu: is er een verband tussen de  watersprong en de waarnemingshorizon van een wit gat? Om die vraag te kunnen beantwoorden moet je de waterstroom bekijken en de snelheid waarmee de watergolven over het oppervlak bewegen. Dat waterlaagje richting de watersprong is nogal dun en de snelheid van de golven schijnt moeilijk meetbaar te zijn, zelfs anno 2010. Maar wat deden Gill Jannes en z’n maatjes: zij vonden de verhouding tussen waterstroom en golfsnelheid door te kijken naar de “Mach conus die verwant is aan de superkritische waterstroom binnen de sprong”. Klinkt ver van m’n bed, maar ook hier wordt de soep niet zo heet gegeten als opgediend. Want hou een stokje – of voor mijn part je vinger – ergens binnen de watersprong en er ontstaat dan een V-vormige stroom (zie afbeelding links). De hoek van die V-stroom is niets anders dan die Mach conus! Afijn, om een lang verhaal kort te maken: de conclusie van Gill Jannes en co is de volgende:

We provide an experimental demonstration that the circular hydraulic jump represents a hydrodynamic white hole. G. Jannes et al, The circular jump is a white hole.

Kortom, je hebt iets heel bijzonders in de gootsteen! Wees er maar voorzichtig mee. 🙂 Bron: Technology Review.

Share

Speak Your Mind

*