Физики впервые смогли воспроизвести в условиях лаборатории так называемую
Об этом сообщает ProIT
«бомбу из чёрной дыры»
, подтвердив теорию Зельдовича, выдвинутую более 50 лет назад.
Идея получения энергии от чёрной дыры была впервые предложена физиком Роджером Пенроузом в 1969 году. Он предположил, что частицы, проходящие близко к горизонту событий вращающейся чёрной дыры, могут получать энергию благодаря искривлению и ускорению пространства-времени вокруг неё.
В 1971 году физик Яков Зельдович выяснил, что подобный эффект можно достичь за счёт движения света вокруг быстро вращающегося металлического цилиндра. По его расчётам, избыточное излучение возникает, когда цилиндр вращается с такой же скоростью, как и свет. Однако достичь такой скорости оказалось чрезвычайно сложно.
Экспериментальные достижения учёных
Зельдович объяснял, что установка цилиндрического зеркала вокруг цилиндра позволит энергии избыточного излучения отражаться и усиливаться, что в конечном итоге приведёт к быстрому накоплению энергии, которая может высвободиться или взорваться.
Более того, эффект Зельдовича можно активировать даже без стартового источника света. Чёрная дыра или цилиндр могут усиливать микроскопические случайные колебания электромагнитного поля в вакууме, известные как квантовые флуктуации.
На протяжении десятилетий физики пытались воспроизвести эффект Зельдовича, однако это оказалось чрезвычайно сложной задачей из-за невозможности раскрутить цилиндр до необходимой для эксперимента скорости. Тем не менее, команда под руководством Хендрика Ульбрихта решила использовать электромагнитные волны с более низкой частотой, созданные магнитным полем.
Результаты исследования
Учёные использовали алюминиевый цилиндр, который вращался благодаря электрическому мотору, вокруг которого разместили три слоя металлических катушек. Эти катушки создают вращающееся магнитное поле и функционируют как зеркало, отражая магнитное поле обратно к цилиндру. Скорость вращения цилиндра и магнитного поля соответствовала условиям Зельдовича для возникновения избыточного излучения.
Физики направляли на цилиндр слабое магнитное поле и наблюдали, что выходное поле действительно было мощнее входного. Эффект избыточного излучения был подтверждён экспериментально.
Однако учёные не остановились на достигнутом и провели эксперимент без начального магнитного поля, создаваемого катушками. Установка начала самостоятельно генерировать сигнал! Вращающийся цилиндр начал усиливать случайные электромагнитные флуктуации, а катушки-зеркала запустили лавинообразный процесс накопления энергии, предсказанный Зельдовичем.
Этот эксперимент открывает новые горизонты для учёных в исследованиях процессов, происходящих в глубоком космосе, которые невозможно непосредственно наблюдать. Исследование также предоставляет новые возможности для поиска гипотетических частиц и тёмной материи. Если во Вселенной действительно существуют лёгкие частицы или поля, они могли бы взаимодействовать с вращающимися чёрными дырами через механизм избыточного излучения.
Например, вокруг чёрной дыры может образовываться большое количество таких частиц, которые забирают энергию её вращения. Это может привести к наблюдению специфических гравитационных волн, которые можно зарегистрировать на Земле.
«Таким образом, избыточное излучение превращает чёрные дыры в детекторы частиц. Для определённых типов тёмной материи они могут быть значительно лучшими детекторами, чем Большой адронный коллайдер в ЦЕРН»
, — подчеркивают исследователи.
Результаты этого исследования были опубликованы на сервере препринтов Arxiv.
