کشف یکی از رازهای «سیاهچالهها» با استفاده از «قوطی آلومینیومی»
فیزیک‌دانان برای نخستین بار مدل آزمایشگاهی یک «بمب سیاه‌چاله‌ای» را ایجاد کرده‌اند که نظریه‌ی بیش از ۵۰ سال پیش را تأیید می‌کند.
فرادید| سال ۱۹۷۲، دو فیزیک‌دان به نام‌های ویلیام پرِس و سول توکولسکی پدیده‌ای نظری به نام «بمب سیاه‌چاله‌ای» را توصیف کردند که در آن آینه‌ها امواج منتشرشده از یک سیاه‌چاله چرخان را محصور و بازتاب می‌دهند و موجب تقویت نمایی آن‌ها می‌شوند. حالا در پژوهشی جدید، فیزیک‌دانان این پدیده نظری را به‌شکل تجربی تأیید کرده‌اند. این پیشرفت به اخترفیزیک‌دانان کمک خواهد کرد درک بهتری از چرخش سیاهچالهها به‌دست آورند.
به گزارش فرادید، ایده‌های زیربنایی این پژوهش و مقاله اصلی سال ۱۹۷۲ ریشه در کارهای بنیادینی دارد که توسط دو فیزیک‌دان دیگر انجام شده بود. سال ۱۹۶۹، سِر راجر پِنروز، فیزیک‌دان و ریاضی‌دان بریتانیایی و برنده جایزه نوبل، روشی برای استخراج انرژی از یک سیاه‌چاله چرخان پیشنهاد کرد که به فرایند پنروز یا «ابرتابش سیاه‌چاله‌ای» معروف شد. سپس سال ۱۹۷۱، فیزیک‌دان بلاروسی، یاکوف زِلدوویچ، برای درک بهتر این پدیده تلاش کرد و در این مسیر دریافت در شرایط خاص، یک جسم چرخان می‌تواند امواج الکترومغناطیسی را تقویت کند. این پدیده به نام «اثر زِلدوویچ» شناخته می‌شود.
پژوهشگران پژوهش جدید از اثر زلدوویچ برای ساخت آزمایش خود استفاده کردند. آن‌ها یک استوانه آلومینیومی را که با یک موتور الکتریکی می‌چرخید به کار گرفتند و آن را با سه لایه سیم‌پیچ فلزی احاطه کردند. این سیم‌پیچ‌ها میدان مغناطیسی ایجاد کرده و آن را به سوی استوانه بازتاب می‌دادند و در واقع نقش آینه را ایفا می‌کردند.
وقتی تیم پژوهشی یک میدان مغناطیسی ضعیف را به سوی استوانه فرستاد، مشاهده کرد که میدان بازتاب‌شده توسط استوانه حتی قوی‌تر از میدان اولیه بود و این گواه پدیده ابرتابش بود.
در ادامه، آن‌ها میدان مغناطیسی ضعیف اولیه سیم‌پیچ‌ها را حذف کردند. با این حال، مدار خودکار امواج خودش را تولید کرد که توسط استوانه در حال چرخش تقویت شد و موجب شد سیم‌پیچ‌ها انرژی انباشته کنند. در اثر ترکیب سرعت چرخش استوانه و میدان مغناطیسی تقویت‌شده، اثر زلدوویچ کامل در حال وقوع بود. زلدوویچ همچنین پیش‌بینی کرده بود یک جذب‌کننده چرخان مانند این استوانه، اگر سطحش سریع‌تر از موج ورودی حرکت کند، از حالت جذب به حالت تقویت تغییر وضعیت می‌دهد که این آزمایش درستی این پیش‌بینی را نیز تأیید کرد.
ماریا کیارا برایدوتی، پژوهشگر فیزیک و از نویسندگان این مطالعه گفته: «کار ما این پیش‌بینی را کامل وارد آزمایشگاه می‌کند و نه‌تنها تقویت، بلکه گذار به ناپایداری و تولید خودبه‌خودی امواج را نیز نشان می‌دهد.»
ماریون کرومب، پژوهشگر دانشگاه ساوث‌همپتون و از نویسندگان مطالعه نیز گفته: «ما گاهی آن‌قدر به سیستم فشار وارد می‌کردیم که اجزای مدار منفجر می‌شدند. این هم هیجان‌انگیز بود و هم یک چالش جدی آزمایشگاهی!»
هرچند این تیم یک سیاه‌چاله واقعی ایجاد نکردند، اما این مدل آزمایشگاهی نشان می‌دهد «ابرتابش چرخشی» و «تقویت نمایی» پدیده‌هایی جهانی هستند و محدود به سیاهچالهها نیستند. برایدوتی می‌گوید این مدل همچنین به فیزیک‌دانان کمک خواهد کرد پدیده چرخش سیاه‌چاله و مفاهیم موجود در تلاقی اخترفیزیک، ترمودینامیک و نظریه کوانتوم را بهتر درک کنند.
مترجم: زهرا ذوالقدر
