اولین بمب سیاهچاله ساخته شد

0 31

دانشمندان با رمزگشایی از یک نظریه فیزیک ۵۰ ساله، اولین بمب سیاهچاله را ساختند. این آزمایش از سیاهچاله‌های واقعی استفاده نمی‌کند، بلکه فیزیک آن‌ها را شبیه‌سازی می‌کند؛ این پدیده نظری، انرژی را حول یک سیاهچاله چرخان جمع می‌کند و منجر به انتشار انفجاری می‌شود که به مفهوم استخراج انرژی از سیاهچاله‌ها که اولین بار در دهه ۱۹۷۰ مطرح شد، اعتبار می‌بخشد.

این کار به دانشمندان کمک می‌کند تا درک بهتری از چگونگی تعامل سیاهچاله‌ها با فضا و چگونگی انتقال انرژی سیاهچاله‌ها به ذرات اطرافشان داشته باشند و حتی می‌تواند به اندازه‌ یک ابرنواختر انرژی آزاد کند.

تیم تحقیقاتی به رهبری هندریک اولبریش (Hendrik Ulbricht)، از دانشگاه ساوتهمپتون، با استفاده از یک استوانه آلومینیومی چرخشی که توسط سیم‌پیچ‌های مغناطیسی احاطه شده بود، یک آزمایش را انجام دادند. آنها با شبیه‌سازی شرایط مطرح شده در نظریه اصلی راجر پنروز (Roger Penrose)، ریاضیدان انگلیسی در سال ۱۹۷۱، نشان دادند که چگونه انرژی می‌تواند از طریق فرآیندی به نام ابرتابش استخراج و تقویت شود.

اثر ابرتابندگی در فیزیک به افزایش درخشندگی در زمینه‌های مختلفی مانند مکانیک کوانتومی، اخترفیزیک و نسبیت اشاره دارد. این پدیده با سیاهچاله‌ها ارتباط تنگاتنگی دارد و دانشمندان معتقدند که می‌تواند بینش‌های ارزشمندی در مورد تعامل سیاهچاله‌ها با ساختار فضا ارائه دهد. ابرتابندگی همچنین با مفاهیمی مانند قضیه مساحت سیاهچاله، فرآیند پنروز و تابش هاوکینگ مرتبط است. این پدیده می‌تواند باعث استخراج انرژی و بار از سیاهچاله‌های دارای بار شود.

چالشی چند دهه‌ای

ایده پنروز روشی برای استخراج انرژی از سیاهچاله‌های چرخان است. این ایده بر اساس پدیده‌ای به نام «کشش قاب» عمل می‌کند که در آن یک جسم چرخان، فضا را به دور خود می‌پیچاند و اجسام را با چرخش خود می‌کشد. این کشش چارچوب می‌تواند به استخراج انرژی از سیاهچاله منجر شود.

پدیده‌ای به نام «کشش قاب
پدیده‌ کشش قاب

اثر کشش قاب که در نزدیکی زمین ناچیز است، در نزدیکی سیاهچاله‌ها بسیار قوی‌تر می‌شود. در ناحیه ارگوسفر (Ergosphere) یک سیاهچاله در حال چرخش، فضا-زمان به شدت کشیده می‌شود و اجسام می‌توانند با سرعتی بیش از سرعت نور در آن کشیده شوند.

ارگوسفر ناحیه‌ای در بیرون افق رویداد سیاهچاله چرخان است که فضا-زمان توسط چرخش سیاهچاله کشیده می‌شود و اجسام درون آن مجبور به چرخش همراه با سیاهچاله هستند.

این نظریه توسط یاکوف زلدوویچ (Yakov Zeldovich)، فیزیکدان روس‌تبار، توسعه یافت. وی 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 خلا فضا تقویت می‌کند و به طور موثر از نویز پس‌زمینه انرژی تولید می‌کند.

ساخت شی فیزیکی که به اندازه کافی سریع بچرخد تا با فرکانس نور همخوانی داشته باشد، غیرممکن به نظر می‌رسید و این چالش را برای دهه‌ها حل نشده باقی گذاشت، تا اینکه اولبریچت و همکارانش در طول قرنطینه کووید-۱۹ در سال ۲۰۲۰ آن را امتحان کردند.

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.

قرنطینه کووید-۱۹ جرقه یک کشف شد

در کمال تعجب، اولبریش سامانه 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. 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 تقریبا 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 موثر 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.

ویتور کاردوسو (Vitor Cardoso)، فیزیکدان دانشگاه لیسبون در پرتغال، توضیح می‌دهد: «داشتن اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی دقیق از این فرآیند، شواهد محکمی را ارائه می‌دهد که همان پدیده باید در فیزیک سیاهچاله نیز رخ دهد.»

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.

کاردوسو در پایان می‌گوید: «اگر میدان‌های جدیدی وجود داشته باشد، مثلا باید شاهد انتشار امواج گرانشی از این ابر در اطراف سیاهچاله‌ها باشیم یا باید سیاهچاله‌هایی را ببینیم که به سمت پایین می‌چرخند؛ زیرا انرژی خود را به این ذرات جدید می‌دهند.»

منبع khabarfoori
با اشتراک گذاری مطلب از اسپاش حمایت کنید
https://espash.ir/?p=93907
مطالب پیشنهادی اسپاش
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها