Физики «взорвали» черную дыру? Да, но есть нюанс (и он в лаборатории)
Лабораторная модель, воспроизводящая механизм «бомбы черной дыры», впервые подтвердила, что вращающиеся объекты способны генерировать энергию буквально из вакуумного шума. Эксперимент, проведенный физиками из Саутгемптонского университета, не только доказывает теорию полувековой давности, но и открывает путь к созданию принципиально новых детекторов темной материи, способных превзойти возможности Большого адронного коллайдера.
Энергия из пустоты: как работает сверхизлучение
В основе открытия лежит эффект, предсказанный в 1971 году физиком Яковом Зельдовичем. Он показал, что электромагнитная волна, отражаясь от быстро вращающегося объекта, может вернуться сильнее, чем была, «воруя» энергию у его вращения. Если такой объект поместить в зеркальную оболочку, процесс становится лавинообразным: волна усиливается циклично, накапливая колоссальную энергию. Этот сценарий, названный «бомбой черной дыры», десятилетиями оставался чисто теоретическим, поскольку для его проверки требовались немыслимые скорости вращения материальных тел.
Земной аналог космического феномена
Группа под руководством Хендрика Ульбрихта обошла это ограничение, заменив световые волны низкочастотными электромагнитными полями. Ключевым элементом установки стал алюминиевый цилиндр, разгоняемый обычным электромотором. Вокруг него разместили систему катушек, которые одновременно создавали вращающееся магнитное поле (аналог волны) и служили «зеркалом». Когда цилиндр достигал определенной скорости, исследователи зафиксировали усиление отраженного поля. В финальной фазе эксперимента система начала генерировать сигнал без какого-либо внешнего источника, усиливая лишь квантовые флуктуации вакуума.
«Мы, по сути, генерируем сигнал из шума, и это то же самое, что происходит в гипотезе о бомбе черной дыры», — объясняет Ульбрихт.
Новый инструмент для поиска невидимого
Данный эксперимент — не просто триумф фундаментальной физики. Он предлагает практический метод для охоты на темную материю. Согласно теоретическим выкладкам, если во Вселенной существуют легкие гипотетические частицы, то вокруг вращающихся черных дыр они могут формировать облака, «высасывающие» энергию. Этот процесс должен замедлять вращение черной дыры и порождать специфические гравитационные волны, которые можно зарегистрировать.
Таким образом, черные дыры сами по себе могут выступать в роли гигантских детекторов. Лабораторное подтверждение сверхизлучения делает эту гипотезу гораздо более реалистичной. «Для определенного типа темной материи они могут оказаться гораздо лучшими детекторами, чем Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе», — отмечает физик Витор Кардозу.
Созданная модель позволяет детально изучить механизмы взаимодействия материи с экстремальной гравитацией, оставаясь в безопасных условиях земной лаборатории. Это приближает момент, когда человечество сможет не только наблюдать за самыми загадочными объектами Вселенной, но и использовать их для раскрытия ее фундаментальных тайн.
