Фізики вперше зуміли відтворити в умовах лабораторії так звану
Про це розповідає ProIT
«бомбу з чорної діри»
, довівши теорію Зельдовича, висунуту понад 50 років тому.
Ідея отримання енергії від чорної діри була вперше запропонована фізиком Роджером Пенроузом у 1969 році. Він передбачив, що частинки, які проходять поблизу горизонту подій обертової чорної діри, можуть отримувати енергію завдяки викривленню та прискоренню простору-часу навколо неї.
У 1971 році фізик Яків Зельдович з’ясував, що подібний ефект можна досягти через рух світла навколо металевого циліндра, що швидко обертається. За його розрахунками, надвипромінювання виникає, коли циліндр обертається з такою ж швидкістю, як і світло. Проте досягти такої швидкості виявилось надзвичайно складно.
Експериментальні досягнення вчених
Зельдович пояснював, що установлення циліндричного дзеркала навколо циліндра дозволить енергії надвипромінювання відбиватись і підсилюватись, що врешті-решт призведе до швидкого накопичення енергії, яка може вивільнитись або вибухнути.
Більш того, ефект Зельдовича можна активувати навіть без стартового джерела світла. Чорна діра або циліндр можуть підсилювати мікроскопічні випадкові коливання електромагнітного поля у вакуумі, відомі як квантові флуктуації.
Протягом десятиліть фізики намагались відтворити ефект Зельдовича, однак це виявлялось надзвичайно складним завданням через неможливість розкрутити циліндр до необхідної для експерименту швидкості. Однак команда під керівництвом Хендріка Ульбріхта вирішила використовувати електромагнітні хвилі з нижчою частотою, створеними магнітним полем.
Результати дослідження
Вчені використали алюмінієвий циліндр, що обертається завдяки електричному мотору, навколо якого розмістили три шари металевих котушок. Ці котушки створюють обертове магнітне поле і функціонують як дзеркало, відбиваючи магнітне поле назад до циліндра. Швидкість обертання циліндра та магнітного поля відповідала умовам Зельдовича для виникнення надвипромінювання.
Фізики направляли на циліндр слабке магнітне поле і спостерігали, що вихідне поле дійсно було потужнішим за вхідне. Ефект надвипромінювання був підтверджений експериментально.
Однак вчені не зупинились на досягнутому та провели експеримент без початкового магнітного поля, яке створювали котушки. Установка почала самостійно генерувати сигнал! Обертовий циліндр почав підсилювати випадкові електромагнітні флуктуації, а котушки-дзеркала запустили лавиноподібний процес накопичення енергії, передбачений Зельдовичем.
Цей експеримент відкриває нові горизонти для науковців у дослідженнях процесів, що відбуваються у глибокому космосі, які неможливо безпосередньо спостерігати. Дослідження також надає нові можливості для пошуку гіпотетичних частинок і темної матерії. Якщо у Всесвіті справді існують легкі частинки або поля, вони могли б взаємодіяти з обертовими чорними дірами через механізм надвипромінювання.
Наприклад, навколо чорної діри може утворюватись велика кількість таких частинок, які забирають енергію її обертання. Це може призвести до спостереження специфічних гравітаційних хвиль, які можна зареєструвати на Землі.
«Таким чином, надвипромінювання перетворює чорні діри на детектори частинок. Для певних типів темної матерії вони можуть бути значно кращими детекторами, ніж Великий адронний колайдер у ЦЕРН»
, – підкреслюють дослідники.
Результати цього дослідження були опубліковані на сервері препринтів Arxiv.
