دستاورد مهم دانشمندان: اولین بمب سیاهچاله‌ای در آزمایشگاه ساخته و منفجر شد

در آزمایشی نوآورانه، فیزیک‌دانان نخستین بار موفق شدند «بمب سیاهچاله‌ای» را در محیط آزمایشگاهی بسازند. این مفهوم را نخستین بار فیزیک‌دان برجسته، «راجر پنروز» سال ۱۹۶۹ مطرح کرده بود و تاکنون بیشتر جنبه نظری داشت. این آزمایش بسیار امیدوارکننده است، اما از سیاه‌چاله واقعی استفاده نمی‌کند. در عوض، از سیستمی استفاده می‌شود که فیزیک حاکم بر سیاه‌چاله‌ها را شبیه‌سازی می‌کند.

کد خبر: ۸۶۴۰۱۹

تاریخ: ۱۲ ارديبهشت ۱۴۰۴ - ۲۱:۱۸

در آزمایشی نوآورانه، فیزیک‌دانان نخستین بار موفق شدند «بمب سیاهچاله‌ای» را در محیط آزمایشگاهی بسازند. این مفهوم را نخستین بار فیزیک‌دان برجسته، «راجر پنروز» سال ۱۹۶۹ مطرح کرده بود و تاکنون بیشتر جنبه‌ نظری داشت.

بمب سیاهچاله‌ای چیست؟

این آزمایش بسیار امیدوارکننده است اما از سیاه‌چاله واقعی استفاده نمی‌کند. در عوض، از سیستمی استفاده می‌شود که فیزیک حاکم بر سیاه‌چاله‌ها را شبیه‌سازی می‌کند.

به بیان دیگر، بمب سیاه‌چاله‌ای مدل ساده‌سازی‌شده از عملکرد سیاهچاله‌هاست و طبق همان قوانین فیزیکی عمل می‌کند که بر سیاه‌چاله‌های واقعی در کیهان حکم‌فرماست.

در این مدل، سیلندر چرخان نقش تله‌ چرخان فضایی را بازی می‌کند و سیم‌پیچ‌های مغناطیسی مانند آینه‌هایی عمل می‌کنند که انرژی را به دام می‌اندازند.

یکی از مزایای مهم این مدل آزمایشگاهی ایمنی آن است. برخلاف سیاه‌چاله‌های واقعی که شرایطی به‌شدت افراطی و خطرناک دارند، اینجا همه‌چیز تحت کنترل و بی‌خطر است.

انفجاری که در این آزمایش رخ می‌دهد، کاملاً کنترل‌شده و بی‌ضرر است و راهی ایمن برای بررسی این پدیده را فراهم می‌کند که در شکل واقعی‌اش می‌تواند پیامدهای غیرقابل‌تصوری در فضا داشته باشد.

با بررسی چگونگی به‌ دام افتادن و آزاد شدن انرژی در سیستم شبیه‌سازی‌شده از سیاه‌چاله، دانشمندان ممکن است به دیدگاه‌های جدیدی درباره‌ استخراج انرژی دست یابند.

اصول حاکم بر این بمب در افق رویداد می‌تواند سرنخ‌هایی درباره‌ سایر حوزه‌های مکانیک کوانتومی در اختیار دانشمندان قرار دهد و حتی به پیشرفت در فناوری‌های نوین انرژی منجر شود.

ایده بمب سیاهچاله‌ای از کجا آمده است؟

ایده‌ بمب سیاه‌چاله‌ای به کارهای پنروز در اواخر دهه‌ ۱۹۶۰ بازمی‌گردد که پیشنهاد کرد سیاه‌چاله می‌تواند به‌جای منبعی برای استخراج انرژی به کار رود.

بر پایه‌ نظریه‌ اولیه، اگر انرژی وارد این سیستم شود، ممکن است میدان گرانشی سیاه‌چاله آن را به دام بیندازد و با نیروهای چرخشی آن تقویت و منجر به آزادسازی چشمگیر انرژی شود.

کار پنروز زمینه‌ساز شکل‌گیری چیزی شد که امروزه به نام «فرایند پنروز» شناخته می‌شود؛ سازوکاری که در آن سیاه‌چاله‌ها می‌توانند به‌صورت نظری جرم و انرژی را به موادی قابل‌استفاده تبدیل کنند.

مفهوم بمب سیاه‌چاله‌ای تکمیل‌کننده‌ این نظریه است؛ مدلی که در آن انرژی به دام افتاده به انفجاری شدید منجر می‌شود.

این پدیده طی چند دهه، توجه فیزیک‌دانان را جلب کرده و آزمایش اخیر بشر را یک گام به درک چگونگی وقوع آن — هرچند در محیط کنترل‌شده‌ آزمایشگاه— نزدیک‌تر کرد.

اهمیت چرخش سیاه‌چاله‌ها

یکی از دلایلی که دانشمندان به مطالعه‌ بمب سیاه‌چاله‌ای علاقه دارند، درک بهتر چرخش سیاه‌چاله‌هاست.

سیاه‌چاله‌ها تکانه زاویه‌ای یا «اسپین» دارند که نقشی حیاتی در تعامل آنها با ماده‌ اطرافشان ایفا می‌کند.

ساخت چنین مدلی در آزمایشگاه می‌تواند به فهم رفتارهای اسرارآمیز سیاه‌چاله‌های چرخان کمک کند، مانند اینکه چگونه انرژی منتقل می‌کنند یا با محیط اطراف خود تعامل دارند.

اگرچه سیستمی که در آزمایش استفاده‌ شده، به‌مراتب کمتر از شرایط واقعی فضا افراطی است، همچنان مدلی ارزشمند برای آزمودن فرضیه‌‎هایی است که تاکنون آزموده‌نشده باقی مانده‌اند.

همچنین بمب سیاه‌چاله‌ای می‌تواند پیامدهای گسترده‌‎ای برای حوزه‌هایی مانند استخراج انرژی و فیزیک کوانتومی داشته باشد.

با شبیه‌سازی پویایی انرژی در سیستمی مشابه سیاهچاله، دانشمندان می‌توانند روش‌های نوینی برای بهره‌برداری از منابع انرژی متمرکز بیابند.

هرچند این ایده همچنان در مرحله نظری باقی مانده است، استفاده از سیاهچاله‌ها به‌جای منبع انرژی می‌تواند روزی الهام‌بخش فناوری‌های انقلابی در حوزه‌ انرژی باشد.

علاوه‌براین، مطالعه‌ بمب سیاهچاله‌ای می‌تواند درک ما را از پدیده‌های کوانتومی در شرایط افراطی افزایش دهد.

دستاوردهای این آزمایش‌ها ممکن است در حوزه‌هایی مانند رایانش کوانتومی یا فیزیک انرژی بالا نیز کاربرد داشته باشد؛ حوزه‌هایی که در آنها شناخت رفتار ماده و انرژی در شرایط شدید حیاتی است.

ویتور کاردوسو از دانشگاه لیسبون پرتغال می‌گوید:

«اگر میدان‌های جدیدی وجود داشته باشند، مثلاً باید شاهد امواج گرانشی باشیم که از این ابر اطراف سیاه‌چاله‌ها ساطع می‌شوند یا اینکه ببینیم سیاه‌چاله‌ها درحال کاهش چرخش خود هستند؛ چون دارند انرژی‌شان را به این ذرات جدید می‌دهند.»

منبع: دیجیاتو