در آزمایشگاه تأیید شد: می‌توان از سیاهچاله انرژی گرفت

کرونوس – با این که ما مدت‌هاست سیاهچاله‌ها را می‌شناسیم، اما هنوز درک کاملی از آن‌ها نداریم و همان اطلاعات ناقصمان هم گاه عجیب و غریب به نظر می‌رسد. احتمالاً این را می‌دانید که هیچ چیز قادر نیست از کشش سیاه‌چاله فرار کند. با این حال، پدیده‌ای که به «فرایند پنروز» معروف است نشان می‌دهد که می‌توان تحت شرایطی از سیاهچاله انرژی استخراج کرد. اکنون محققین توانسته‌اند راهی پیدا کنند که صدق این مسأله در آزمایشگاه نشان داده شود.

طبیعتاً ما قادر به تولید آزمایشگاهی سیاهچاله نیستیم اما پژوهشگران دانشگاه گلاسگو برای این آزمایش از چیز دیگری استفاده کردند: امواج صوتی. این یافته‌ها که گزارشی از آن‌ها در Nature Physics منتشر شده نشان می‌دهد که استخراج انرژی از یک سیستم چرخان کاملاً ممکن است.

راجر پنروز در سال ۱۹۶۹ برای نخستین بار نشان داد که می‌توان از سیاهچاله به عنوان مولد استفاده کرد. در این روش، ماده یا جسم در مداری مشخص خارج از افق رویداد ولی در فضازمانی که در اطراف سیاهچاله در حال گردش است (کارکره یا ارگوسفر) به دور سیاهچاله می‌چرخد.

پنروز متوجه شده بود که می‌توان با جدا کردن ماده به دو بخش به طوری که یک بخش از ماده به مرکز سیاهچاله در یک مسیر مشخص هدایت شده، و بخش دیگر از سیاهچاله دور شود، آن‌گاه می‌توان بخشی از انرژی دورانی را دزدید. بخشی که در حال دور شدن است در مقایسه با قبل انرژی بیشتری خواهد داشت. دو سال بعد یاکوو زلدوویچ نشان داد که برای اثبات این ادعا لازم نیست حتماً سیاهچاله‌ای واقعی در اختیار داشته باشیم: یک سیلندر دوار که نور را منعکس می‌کند می‌تواند همین اثر را ایجاد کند. تنها یک مشکل وجود دارد. این سیلندر باید برای تولید این اثر، یک میلیارد بار در ثانیه به دور خود چرخش کند.

حدود ۵۰ سال بعد، هنوز ابزاری که بتوان با استفاده از آن این آزمایش را روی نور انجام داد در دست نیست. اما پژوهشگران راهی یافته‌اند که از طریق آن قادرند این موضوع را روی امواج صوتی نشان دهند. آنان با استفاده از زنجیره‌ای از بلندگوها به صورت مصنوعی تعدادی موج صوتی ایجاد کرده و سپس آن‌ها را به دور یک دیسک به چرخش درمی‌آورند. پس از حجم صدای خاصی از دیسک، جهت چرخش موج‌ها تغییر کرده و عملاً با دزدیدن مقداری انرژی از خود دیسک، حجم صدای بیشتری پیدا می‌کنند. این پدیده بر مبنای اثر دوپلر تعریف می‌شود. اثر دوپلر هنگامی روی می‌دهد که منبع موج در حرکت نسبی نسبت به مشاهده‌گر قرار داشته باشد.

ماریون کرامب در بیانیه‌ای گفت: «بسیاری از ما با نسخه‌ی خطی اثر دوپلر آشنا هستیم. وقتی یک آمبولانس آژیرکشان از ما دور می‌شود، دانگ صدا (زیر و بمی صدا)یی که از آن شنیده می‌شود تغییر می‌کند. وقتی آمبولانس به ما نزدیک می‌شود صدا زیرتر و وقتی از ما دور می‌شود بم‌تر می‌شود. به نظر می‌رسد که صدا در هنگام نزدیک شدن آمبولانس به ما زیرتر است چون در واقع به دلیل نزدیک شدن آمبولانس، تعداد دفعاتی که این امواج به مشاهده‌گر می‌رسند بیشتر می‌شود و هنگام دورشدن آمبولانس این تعداد دفعات کمتر می‌شود.»

«اثر دوپلر دورانی هم به همین شکل است، فقط این که به فضایی دایره‌ای محدود می‌شود. طول موج امواج درهم‌تنیده وقتی از جانب یک سطح گردان دیده شوند کمی تغییر می‌کند. وقتی این سطح دوار با سرعت کافی بچرخد آن‌گاه اتفاق عجیبی می‌افتد: بسامد (فرکانس) صدا تغییر می‌کند. این فرکانس ممکن است مثبت باشد و منفی شود و در انجام این کار بخشی از انرژی دیسک گردان را بدزدد.»

پژوهشگران ادعا کرده‌اند این پاسخی برای مسأله‌ای است که قدمت نیم‌قرنی دارد. آنان مشتاق‌اند در آینده این اثر را روی منابع دیگر از جمله امواج الکترومغناطیس نیز بیازمایند.

درباره هیأت تحریریه

هیأت تحریریه
این مقاله توسط هیأت تحریریه نوشته ویا ویرایش شده است. عضویت در هیأت تحریریه با توجه به «شرایط همکاری با کرونوس» برای عموم آزاد است.

آیا می‌دانستید؟

دستکش لاستیکی و ماسک چهره، معضل جدید زیست‌محیطی

کرونوس – همه‌گیری بیماری COVID-19 اجازه داد زمین ما به طور موقت کمی نفس بکشد …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *