Premieră istorică în știință. Fizicienii au creat „bomba găurii negre” pentru prima dată pe Pământ: „Componentele au explodat”

Oamenii de știință au creat pentru prima dată în laborator o „bombă a găurii negre”, potrivit Live Science.

În 1972, fizicienii William Press și Saul Teukolsky au descris un fenomen teoretic numit „bomba găurii negre”, în care oglinzile înconjoară, reflectă și amplifică exponențial undele emanate de o gaură neagră în rotație.

Acum, într-un nou studiu, fizicieni de la Universitatea din Southampton, Universitatea din Glasgow și Institutul pentru Fotonică și Nanotehnologii din cadrul Consiliului Național de Cercetare din Italia au verificat experimental bomba teoretică a găurii negre. Această descoperire va ajuta astrofizicienii să înțeleagă mai bine cum se rotesc găurile negre. Lucrarea a fost publicată pe serverul de preimprimare Arxiv la 31 martie și nu a fost încă revizuită de colegi.

Ce este „efectul Zel'dovich”

Ideile care stau la baza acestei lucrări și a lucrării inițiale din 1972 se întorc la munca fundamentală depusă de alți doi fizicieni. În 1969, fizicianul matematician britanic și laureatul premiului Nobel Sir Roger Penrose a propus o modalitate de a extrage energie dintr-o gaură neagră în rotație, care a devenit cunoscută sub numele de superradianța găurii negre. Apoi, în 1971, fizicianul bielorus Yakov Zel'dovich a încercat să înțeleagă mai bine fenomenul.

În acest proces, el și-a dat seama că, în condițiile potrivite, un obiect rotativ poate amplifica undele electromagnetice. Acest fenomen este cunoscut sub numele de „efectul Zel'dovich”.

„Componentele au explodat”

În noua lor cercetare, oamenii de știință au exploatat efectul Zel'dovich pentru a-și crea experimentul. Ei au luat un cilindru de aluminiu rotit de un motor electric și l-au înconjurat cu trei straturi de bobine metalice. Bobinele au creat și au reflectat un câmp magnetic către cilindru, acționând ca o oglindă.

Pe măsură ce echipa a direcționat un câmp magnetic slab către cilindru, au observat că câmpul reflectat de cilindru era și mai puternic, demonstrând superradianța.

Apoi, au eliminat câmpul magnetic inițial slab al bobinelor. Cu toate acestea, circuitul a generat propriile sale unde, pe care cilindrul în rotație le-a amplificat, făcând ca bobinele să acumuleze energie. Între viteza de rotație a cilindrului și câmpul magnetic amplificat, efectul Zel'dovich era în plină desfășurare. Zel'dovich a prezis, de asemenea, că un absorbant rotativ - precum cilindrul - ar trece de la absorbție la amplificare dacă suprafața sa se mișcă mai repede decât unda de intrare, ceea ce experimentul a verificat.

„Lucrarea noastră aduce această predicție pe deplin în laborator, demonstrând nu numai amplificarea, ci și trecerea la instabilitate și generarea spontană de unde”, a declarat coautorul studiului Maria Chiara Braidotti, cercetător asociat în domeniul fizicii la Universitatea din Glasgow, pentru Live Science.

Uneori am împins sistemul atât de tare încât componentele circuitului au explodat”, a declarat coautorul studiului, Marion Cromb, cercetător la Universitatea din Southampton, pentru Live Science. „Asta a fost atât palpitant, cât și o adevărată provocare experimentală!”

Deși echipa nu a creat o gaură neagră reală, acest analog demonstrează ideea crucială că superradianța rotațională și amplificarea exponențială sunt universale și nu se aplică numai găurilor negre. Acest model îi va ajuta, de asemenea, pe fizicieni să înțeleagă rotația găurilor negre, precum și conceptele de la intersecția astrofizicii, termodinamicii și teoriei cuantice, a declarat Braidotti. Cercetările lor sunt în curs de evaluare în vederea publicării într-o revistă evaluată de colegi.