اولین بمب سیاه‌چاله را بشناسید

ایده «پنروز» روشی را برای استخراج انرژی از یک سیاه‌چاله در حال چرخش توصیف می‌کند. این بر اثری به نام «کشش قاب» تکیه دارد، جایی که یک جرم در حال چرخش، فضای اطراف را درهم می‌پیچد و اجرام را در امتداد چرخش خود جذب می‌کند.

این نظریه توسط فیزیکدان روس‌تبار، یاکوف زلدوویچ(Yakov Zeldovich)، توسعه یافت. وی چند سال بعد پیشنهاد کرد که اگر نور با سرعتی باورنکردنی از اطراف یک استوانه فلزی در حال چرخش عبور کند، تقویت انرژی مشابهی ممکن است اتفاق بیفتد. وی همچنین پیش‌بینی کرد که اگر یک آینه بازتابنده، استوانه را احاطه کند، انرژی می‌تواند در یک حلقه بازخورد مثبت ایجاد شود.

هنگامی که این پدیده روی سیاه‌چاله‌ها اعمال می‌شود، نشان می‌دهد که یک «بمب سیاه‌چاله» می‌تواند به اندازه یک ابرنواختر انرژی آزاد کند. علاوه بر این، حتی نیازی به منبع انرژی خارجی ندارد، زیرا سیاه‌چاله نوسانات الکترومغناطیسی کوچکی را در خلأ فضا تقویت می‌کند و به طور مؤثر از نویز پس‌زمینه انرژی تولید می‌کند.

با این حال، ساخت یک جسم فیزیکی که بتواند به اندازه کافی سریع بچرخد تا با فرکانس نور مطابقت داشته باشد، غیرممکن به نظر می‌رسید و این چالش را برای دهه‌ها حل‌نشده رها کرد تا اینکه «اولبریش» و همکارانش آن را در طول قرنطینه ناشی از شیوع بیماری کووید-۱۹ در سال ۲۰۲۰ انجام دادند.

فیزیکدان دانشگاه ساوتهمپتون فاش کرد که در جستجوی یک پروژه معنادار بود که تصمیم گرفت از یک سیلندر آلومینیومی چرخان و میدان‌های مغناطیسی برای ساختن اولین نمونه اولیه و نشان دادن حلقه بازخورد «زلدوویچ» استفاده کند.

در کمال تعجب، «اولبریش» سیستم تقویت انرژی واضحی را نشان داد که او را وادار کرد تا فوری گروهی را جمع کند و نسخه پیچیده‌تری از این آزمایش را توسعه دهد.

این فیزیکدان می‌گوید: من آنقدر هیجان زده بودم که در واقع می‌توان گفت در طول شیوع کووید-۱۹، این مسئله من را نجات داد.

راه‌اندازی نهایی شامل یک استوانه آلومینیومی در حال چرخش است که توسط سه لایه سیم‌پیچ فلزی احاطه شده است که میدان مغناطیسی تولید می‌کند و تقریباً با سرعتی برابر با سیلندر می‌چرخد.

در این سامانه، میدان مغناطیسی نقش نور را ایفا می‌کند، در حالی که سیم‌پیچ‌ها مانند آینه عمل می‌کنند و انرژی را به دام می‌اندازند و تقویت می‌کنند.

این گروه تحقیقاتی همانطور که «زلدوویچ» پیش‌بینی کرد، یک سیگنال مغناطیسی تقویت شده را مشاهده کرد که به طور مؤثر یک «بمب سیاه‌چاله مینیاتوری» ایجاد کرد.

این تیم همچنین دریافتند که این سامانه بدون یک میدان مغناطیسی خارجی اولیه می‌تواند به‌طور خود به خود یک سیگنال فرار از نویز پس‌زمینه تولید کند که منعکس‌کننده آن چیزی است که در یک سناریوی واقعی «بمب سیاه‌چاله» اتفاق می‌افتد.

اگر چه این بمب آزمایشگاهی یک مدل بی‌ضرر است، اما به فیزیکدانان فرصتی نادر برای مطالعه جزئیات ابرتابش می‌دهد. محققان بر این باورند که می‌تواند به آزمایش نظریه‌های مربوط به میدان‌های عجیب و غریب، از جمله آنهایی که تصور می‌شود با ماده تاریک مرتبط هستند، کمک کند.