فیزیکدانان بریتانیایی موفق به ساخت اولین نسخه آزمایشگاهی از بمب سیاه‌چاله‌ای شدند که پدیده‌ای نظری را که دهه‌ها پیش پیش‌بینی شده بود، بازسازی می‌کند.
به گزارش تکناک، این پدیده، که به گفته محققان می‌تواند انرژی عظیمی را آزاد کند، شامل انباشته شدن انرژی در اطراف یک سیاه‌چاله در حال چرخش است که منجر به آزاد شدن انفجاری انرژی می‌شود.
تیم تحقیقاتی به رهبری هندریک اولبریشت، استاد فیزیک در دانشگاه ساوتهمپتون و یکی از نویسندگان اصلی این تحقیق، آزمایش خود را با استفاده از یک سیلندر آلومینیومی چرخشی و سیم‌پیچ‌های مغناطیسی محاط بر آن طراحی کردند. این آزمایش با هدف تقلید شرایط نظریه‌ای است که نخستین بار توسط راجر پنروز، ریاضیدان برجسته بریتانیایی، در سال 1971 ارائه شده بود.
محققان موفق شدند نشان دهند که چگونه انرژی می‌تواند از طریق فرآیند سوپرادیانس استخراج و تقویت شود. سوپرادیانس پدیده‌ای است که در آن انرژی در اطراف یک سیاه‌چاله در حال چرخش تقویت می‌شود و به صورت انفجاری آزاد می‌گردد. این فرآیند برخلاف بسیاری از نظریه‌های فیزیکی دیگر، نیازی به منابع انرژی خارجی ندارد و انرژی را از نوسانات الکترومغناطیسی موجود در خلاء فضا استخراج می‌کند.
فهرست مطالب
چالش‌ها و دستاوردهای بزرگ
ایده پنروز در ابتدا به توضیح فرآیند استخراج انرژی از یک سیاه‌چاله در حال چرخش پرداخته بود که به اثر کشش قاب مربوط می‌شود. در این اثر، یک جسم چرخان فضای اطراف خود را پیچیده و اجسام نزدیک به خود را با سرعت بالا می‌کشد. اگرچه این اثر در نزدیکی زمین به شدت ضعیف است، اما در نزدیکی سیاه‌چاله‌ها شدت آن بسیار بیشتر می‌شود. در ارگوسفر، که ناحیه‌ای است در اطراف یک سیاه‌چاله در حال چرخش، اجسام می‌توانند با سرعت‌هایی بیشتر از سرعت نور کشیده شوند.
این نظریه در ابتدا توسط زلدویچ، فیزیکدان شوروی، گسترش یافت که پیش‌بینی کرد چنین تقویت انرژی می‌تواند هنگامی که نور از اطراف یک سیلندر فلزی چرخان عبور کند، رخ دهد. او همچنین اشاره کرد که در صورت استفاده از یک آینه بازتابی، این انرژی می‌تواند در یک حلقه بازخورد مثبت تقویت شود.
این پدیده در مورد سیاه‌چاله‌ها به این معنا است که یک بمب سیاه‌چاله‌ای می‌تواند همانند یک ابرنواختر انرژی آزاد کند. این آزادسازی انرژی در حقیقت از نوسانات موجود در خلاء فضا ایجاد می‌شود که به صورت طبیعی در فضا وجود دارند. تا پیش از این، ساخت یک دستگاه فیزیکی برای شبیه‌سازی این فرآیند به نظر غیرممکن می‌رسید.
کشف در دوران قرنطینه کووید-19
اولبریشت که به دنبال پروژه‌ای معنادار در دوران قرنطینه کووید-19 بود، تصمیم گرفت از یک سیلندر آلومینیومی چرخشی و میدان‌های مغناطیسی برای آزمایش این پدیده استفاده کند. به شگفتی او، سیستم نشان داد که تقویت انرژی به وضوح قابل مشاهده است. این کشف باعث شد تا تیم تحقیقاتی به سرعت به توسعه نسخه‌ای پیشرفته‌تر از این آزمایش پرداخته و موفق به شبیه‌سازی حلقه بازخورد پیش‌بینی‌شده توسط زلدویچ شوند.
در سیستم طراحی‌شده، میدان مغناطیسی نقش نور را ایفا می‌کند و سیم‌پیچ‌ها مانند آینه عمل می‌کنند که انرژی را به دام انداخته و آن را تقویت می‌کنند. این سیستم نشان داد که یک سیگنال مغناطیسی تقویت‌شده به وجود آمده است که به نوعی بمب سیاه‌چاله‌ای مینیاتوری را شبیه‌سازی می‌کند.
محققان دریافتند که حتی بدون نیاز به میدان مغناطیسی خارجی اولیه، این سیستم می‌تواند به طور خود به خود از نویز پس‌زمینه سیگنال‌هایی تولید کند که مشابه بمب سیاه‌چاله‌ای واقعی است. این کشف به فیزیکدانان این امکان را می‌دهد تا فرآیند سوپرادیانس را به‌طور دقیق‌تر مورد مطالعه قرار دهند.
ویتور کاردوسو، پژوهشگر فیزیک در دانشگاه لیسبون، اشاره کرد که اندازه‌گیری‌های دقیق آزمایشگاهی از این فرآیند، شاهد قوی بر این است که همان پدیده باید در فیزیک سیاه‌چاله‌ها نیز رخ دهد. این کشف می‌تواند به آزمایش نظریه‌هایی در مورد میدان‌های عجیب، از جمله آن‌هایی که به ماده تاریک مرتبط هستند، کمک کند.
در نهایت، این تحقیق می‌تواند به فیزیکدانان کمک کند تا نظریه‌هایی مانند امواج گرانشی ناشی از سیاه‌چاله‌ها و رفتارهای دیگر سیاه‌چاله‌ها در مواجهه با این نوع انرژی جدید را بهتر درک کنند.
