Группа ученых из Великобритании впервые воссоздала в контролируемом лабораторном эксперименте явление, которое до сих пор существовало лишь в умозрительной теории, касающейся поведения черных дыр. Новаторская работа наглядно демонстрирует, как вращение объекта способно экспоненциально усиливать электромагнитные волны, имитируя поведение так называемой «бомбы черной дыры». Речь о концепции, впервые предложенной более полувека назад советским физиком.
Вращение черной дыры
Необычная идея возникла у выдающегося физик Якова Зельдовича еще в 1971 году. Он предположил, что вращающийся металлический цилиндр при определенных условиях может усиливать падающие на него электромагнитные волны, если скорость его вращения достаточно велика. В основу концепции легли теоретические исследования вращающихся черных дыр, которые, согласно научным моделям, способны извлекать энергию из своего вращения и передавать ее окружающим волнам и частицам.
Зельдович пошел дальше и предположил, что если поместить вокруг такого быстро вращающегося объекта зеркало, то усиленные волны будут отражаться от него и возвращаться к цилиндру, где будут усиливаться вновь. Этот процесс многократного отражения и усиления должен был привести к лавинообразному нарастанию энергии электромагнитных волн, пока система не станет нестабильной, превратившись в своего рода «бомбу», готовую к «взрыву».
Лабораторная “бомба”
Однако, несмотря на элегантность и теоретическую обоснованность концепции Зельдовича, до настоящего времени никому не удавалось продемонстрировать эффект «бомбы черной дыры» в реальном лабораторном эксперименте. Команда исследователей из университетов Саутгемптона и Глазго наконец-то воплотила эту давнюю теоретическую идею в жизнь.
Ученые использовали алюминиевый цилиндр, способный вращаться с чрезвычайно высокой скоростью. Он был помещен среди специальных катушек, генерирующих магнитное поле. Тщательно контролируя параметры системы, исследователи обнаружили удивительное явление: когда цилиндр начинал вращаться быстрее, чем создаваемое магнитное поле, вместо того чтобы поглощать энергию электромагнитных волн, он начинал их усиливать.
Но самое интересное началось, когда ученые искусственно уменьшили электрическое сопротивление в цепи. В этот момент электромагнитные волны начали расти в геометрической прогрессии, самопроизвольно усиливаясь за счет фонового шума, присутствующего в системе. Это и было долгожданным проявлением эффекта «бомбы черной дыры».
Как настоящая черная дыра
В обычных условиях такой неконтролируемый рост энергии привел бы к разрушению экспериментальной установки. Однако ученые смогли наблюдать еще одно предсказанное теорией явление: по мере того как вращающийся цилиндр отдавал энергию электромагнитным волнам, скорость его вращения постепенно уменьшалась. В конце концов она упала настолько, что эффект усиления волн прекратился, словно «бомба» отключилась, предотвращая «взрыв».
Такое поведение удивительно точно соответствует тому, что можно было бы ожидать от настоящей вращающейся черной дыры, которая теряет свою вращательную энергию до тех пор, пока не достигает стабильного состояния. Несмотря на то, что эксперимент проводился в лабораторных масштабах и не достиг колоссальных энергий, характерных для астрофизических черных дыр, он служит убедительным подтверждением фундаментальных физических теорий, описывающих связь между вращением массивных объектов и усилением окружающих их волн.
The post Ученые создали в лаборатории “бомбу из черной дыры” appeared first on Русская семерка.