Физики из университета Саутгемптона (Великобритания) впервые проверили и доказали теорию 50-летней давности с помощью электромагнитных волн. Статья об этом опубликована на портале arXiv.org.
Мысль о получении энергии от черной дыры впервые высказал британский физик Роджер Пенроуз в 1969 году. Он предположил, что частица, пролетающая мимо вращающейся черной дыры, получает дополнительную энергию из-за искажения пространства-времени, вызванного черной дырой.
Через пару лет советский физик Яков Зельдович развил эту идею. Он предположил, что подобный эффект может наблюдаться и вне космических условий — например, при отражении света от быстро вращающегося металлического цилиндра.
Эффект Зельдовича базируется на аналогии с феноменом Доплера, знакомым каждому со школы. Например, звук сирены машины скорой помощи кажется нам выше по высоте тона, когда автомобиль приближается, и ниже — когда удаляется. Аналогично при быстром вращении цилиндра возникает изменение угла распространения закрученных электромагнитных волн таким образом, что энергия увеличивается при взаимодействии с поверхностью цилиндра.
Реализация идеи Зельдовича осложняется тем, что металлический цилиндр должен вращаться быстрее частоты входящего излучения. Однако ученый нашел способ обойти это ограничение с помощью отражающих поверхностей.
Первый рабочий прототип собрал британский профессор Хендрик Ульбрихт из Саутгемптонского университета во время пандемии коронавируса, что называется, от скуки. Позже к проекту присоединились его коллеги. Вместе им удалось создать более сложную версию прибора.
Установка функционирует так: электродвигатель разгоняет цилиндр, а магнитные катушки создают вращающееся магнитное поле. Катушки играют роль зеркала, а само магнитное поле выступает аналогом света. Магнитное поле отражается от цилиндра и возвращается обратно, усиливаясь с каждым витком.
Результаты экспериментов подтвердили правильность расчетов Зельдовича. Вращение цилиндра усилило электромагнитное поле, передаваемое на катушки, и произвело эффект сверхизлучения. Сами ученые назвали это событие настоящим прорывом: система сумела сформировать сигнал, который возникает буквально из ничего — из шумов.
Профессор Ульбрихт уверен, что это открытие можно применить в реальной жизни. Например, полученные результаты могут быть полезны инженерам-электрикам при изучении усовершенствований индукционных генераторов, например, тех, которые используются в ветряных турбинах.
Вместе с этим лабораторная версия «черной дыры» помогает понять процессы, происходящие вокруг реальных астрономических объектов. Возможно, скоро удастся обнаружить новые типы частиц, связанных с темной материей, которые неуловимы для традиционных приборов вроде Большого адронного коллайдера.
В российской Дубне тем временем запустили научные проекты на ускорителе элементарных частиц NICA.
