Bir kara delik bombası – ilk olarak 1969’da önerilen bir fikir – şimdi laboratuvarda dönen bir silindir ve manyetik bobinlerden yapılmış bir oyuncak modeli olarak gerçekleştirildi. Bombayı incelemek, gerçek kara delikleri daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.
Yeterli bir kara delik besleyin ve bir patlama yaratabilirsiniz
Fizikçiler, enerjinin kara delik tarafından arttırıldığı ve bir patlama meydana gelene kadar çevreleyen aynalar tarafından sıkıştığı uzun zamandır kurorlı bir fenomen olan ilk kara delik bombasını inşa ettiler. Neyse ki, bu versiyon uzayda gerçek bir kara delik kullanmak yerine sadece güvenli bir oyuncak modelidir, ancak fiziksel prensipler aynı olduğundan, araştırmacıların gerçek kara deliklerin nasıl döndüğünü daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.
Bir kara delikten enerji çıkarma fikri ilk olarak 1969’da fizikçi Roger Penrose tarafından önerildi. Dönen bir kara deliğe son derece yakın uçan bir parçacığın, kara deliğin sürüklenmesini gören ve etrafındaki uzay-zamanını hızlandıran genel göreliliğin meraklı bir etkisi nedeniyle enerji kazanacağını kaydetti.
İki yıl sonra başka bir fizikçi olan Yakov Zeldovich, hızla dönen bir metal silindirin etrafında hareket eden ışık gibi diğer senaryolarda da benzer bir sürecin olabileceğini fark etti. Silindirin ışıkla aynı frekansta döndüğü sürece bu “süper radiş” etkisinin gerçekleşmesi gerektiğini hesapladı – ancak bu inanılmaz derecede hızlı. İngiltere, Southampton Üniversitesi’nden Hendrik Ulbricht, “Bu tür hızlarda maddenin herhangi bir şeyini (yapılmış) döndürmek imkansız” diyor.
Zeldovich ayrıca, dönen silindiri silindirik bir ayna ile çevreleyerek, amplifiye edilmiş enerjinin, enerji havalandırılana veya patlayana kadar pozitif bir geri bildirim döngüsüne yansıtılabileceğini ve inşa edilebileceğini öne sürdü. Bu fikri kara deliklere uygularken, bir “kara delik bombası” üretmek için kullanılabilir ve süpernova kadar enerji serbest bırakabilir. Bu aynı zamanda harici bir enerji kaynağı olmasa bile işe yarayacaktır, kara delik alanın vakumundaki küçük elektromanyetik dalgalanmaları güçlendirir ve etkili bir şekilde gürültüden enerji üretir.
Tüm bunlar teorik kaldı, ancak şimdi Ulbricht ve meslektaşları, dönen bir alüminyum silindir ve manyetik alanlar kullanarak Zeldovich’in geri bildirim döngüsünü göstermenin bir yolunu buldular. Ulbricht, İngiltere’nin 2020’de ilk Covid-19 kilitlenmesi sırasında ilk prototipi inşa etti. “Her şey kapandı ve gerçekten sıkıldım ve bir şeyler yapmak istedim, bu yüzden kurulumu inşa ettim ve bu deneyleri yapmaya başladım ve amplifikasyon gördüm. Aslında çok heyecanlıydım, aslında beni Covid sırasında kurtardığını söyleyebilirsin.”
Yakında meslektaşlarını, bir elektrik motoruyla güçlendirilmiş dönen bir alüminyum silindirden oluşan, silindirin etrafında benzer bir hızda da dönen manyetik bir alan üreten üç kat metal bobin ile oluşan daha sağlam bir deney kurulumu oluşturmak için meslektaşlarını işe aldı. Bu kurulumda, bobinler ayna ve manyetik alan olarak hareket eder ve Zeldovich’in tahmin ettiği gibi, bu silindirden çıkan daha büyük bir manyetik alan üretmiştir.
Portekiz’deki Lizbon Üniversitesi’nde Vitor Cardoso, “Dönen bir silindire karşı düşük frekanslı bir elektromanyetik dalga atıyorsunuz, attığınızdan daha fazla geri döndüğünüzü düşünecek mi? Tamamen akıl almaz” diyor.
Ulbricht ve ekibi daha sonra, başlamak için harici bir manyetik alan üreten bobinler olmasa bile, kurulumun, tıpkı harici bir enerji kaynağı olmayan bir kara deliğin teorik örneği gibi, çevredeki bobinlerde bir kaçak sinyal üreteceğini gösterdi. Ulbricht, “Temel olarak gürültüden bir sinyal üretiyoruz ve kara delik bombası teklifinde olan şey bu” diyor.
Cardoso, “Bu sürecin laboratuvarında doğru ölçümlere sahip olmak gerçekten güvenle ‘Evet, bu kara delik fiziğinde de gerçekleşmeli’ demenizi sağlıyor” diyor.
Laboratuvar versiyonu sadece bir analog olsa da, fizikçilerin gerçek kara deliklerin etraflarındaki parçacıklara nasıl enerji verdiğini anlamalarına yardımcı olabilir. Bu, karanlık maddeye yol açan biri gibi henüz görünmeyen parçacık alanları hakkında teorik fikirleri test etmeye yardımcı olabilir.
Cardoso, “Yeni alanlar varsa, örneğin, bu buluttan kara deliklerin etrafında yerçekimi dalgalarının yayıldığını görmeliyiz ya da kara deliklerin aşağı döndüğünü görmeliyiz çünkü enerjilerini bu yeni parçacıklara veriyorlar” diyor Cardoso. “Yani Superradiance, kara delikleri parçacık dedektörlerine dönüştürüyor ve Cern’in bu tür karanlık madde için olabileceğinden (büyük hadron çarpışıcısı) çok daha iyi parçacık dedektörleri.”
