Οι ερευνητές επαληθεύουν την «εξαιρετικά περίεργη» φυσική της μαύρης τρύπας

Μια ομάδα ερευνητών ισχυρίζεται ότι έχει επαληθεύσει μια θεωρία δεκαετιών ότι η ενέργεια μπορεί να δημιουργηθεί από μαύρες τρύπες.

Επιστήμονες στη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης ξεκίνησαν να επικυρώσουν το έργο του Roger Penrose το 1969. Χρησιμοποίησαν ηχητικά κύματα σε μια προσπάθεια να υποστηρίξουν την «εξαιρετικά περίεργη φυσική μισό αιώνα μετά την πρώτη πρόταση της θεωρίας».

Ο Βρετανός φυσικός Penrose θεώρησε ότι η ενέργεια θα μπορούσε να δημιουργηθεί ρίχνοντας αντικείμενα όπως έναν πύραυλο σε μια μαύρη τρύπα και χωρίζοντας το αντικείμενο στα δύο. Το ένα μισό ξεφεύγει από τη μαύρη τρύπα, ενώ το άλλο πέφτει πέρα ​​από το σημείο χωρίς επιστροφή (τον «ορίζοντα γεγονότων»).

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τις μαύρες τρύπες:

• Η μαύρη τρύπα ανακαλύφθηκε μόλις 1.000 έτη φωτός από τη Γη
• Η τροχιά της ροζέτας του αστεριού γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα «αποδεικνύει ότι ο Αϊνστάιν έχει δίκιο»

Το μισό που διαφεύγει κλέβει μια μικρή ποσότητα περιστροφικής ενέργειας από τη μαύρη τρύπα, που σημαίνει ότι καταλήγει με ελαφρώς περισσότερη ενέργεια συνολικά.

Θεωρούσε ότι η ενέργεια θα μπορούσε να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτήσει ολόκληρους κόσμους, αλλά ο Penrose είπε ότι η μηχανική πρόκληση που θέτει το πείραμα θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί μόνο από έναν προηγμένο, πιθανώς εξωγήινο, πολιτισμό.

Το 1971, ο φυσικός Yakov Zeldovich πρότεινε ότι η θεωρία θα μπορούσε να δοκιμαστεί με στριμμένα κύματα φωτός που προβάλλονται σε μια περιστρεφόμενη επιφάνεια. Για να το ελέγξετε αυτό, η περιστρεφόμενη επιφάνεια θα πρέπει να περιστρέφεται τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο φορές το δευτερόλεπτο – ένα κατόρθωμα που εξακολουθεί να μην είναι δυνατό λόγω των περιορισμών της μηχανικής.

Τώρα, οι ερευνητές της Γλασκώβης βρήκαν επιτέλους έναν τρόπο να αποδείξουν πειραματικά το αποτέλεσμα χρησιμοποιώντας ηχητικά κύματα, τα οποία απαιτούν μια πολύ πιο αργή περιστρεφόμενη επιφάνεια.

Χρησιμοποιώντας ένα δαχτυλίδι ηχείων, οι ερευνητές έστειλαν ένα περιστρεφόμενο κύμα ήχου προς έναν περιστρεφόμενο δίσκο αφρού. Στο πίσω μέρος του δίσκου υπήρχαν δύο μικρόφωνα, τα οποία διαπίστωσαν ότι καθώς τα ηχητικά κύματα περνούσαν μέσα από το δίσκο, οι ήχοι ενίσχυαν έως και 30 τοις εκατό, γνωστό ως περιστροφικό φαινόμενο Doppler.

Η Marion Cromb, επικεφαλής συγγραφέας της εφημερίδας, είπε:«Η γραμμική εκδοχή του φαινομένου Doppler είναι γνωστή στους περισσότερους ανθρώπους. Το φαινόμενο εμφανίζεται καθώς το βήμα μιας σειρήνας ασθενοφόρου φαίνεται να ανεβαίνει καθώς πλησιάζει τον ακροατή αλλά πέφτει καθώς απομακρύνεται.

"Φαίνεται να ανεβαίνει επειδή τα ηχητικά κύματα φτάνουν στον ακροατή πιο συχνά καθώς πλησιάζει το ασθενοφόρο και μετά λιγότερο συχνά καθώς περνάει."

• Εγγραφή στο Science Focus Podcast σε αυτές τις υπηρεσίες:Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast

Ο ερευνητής πρόσθεσε:«Το περιστροφικό φαινόμενο Doppler είναι παρόμοιο, αλλά το φαινόμενο περιορίζεται σε έναν κυκλικό χώρο. Τα στριμμένα ηχητικά κύματα αλλάζουν το ύψος τους όταν μετρώνται από την οπτική γωνία της περιστρεφόμενης επιφάνειας.

"Αν η επιφάνεια περιστρέφεται αρκετά γρήγορα, τότε η συχνότητα του ήχου μπορεί να κάνει κάτι πολύ περίεργο - μπορεί να μεταβεί από μια θετική συχνότητα σε μια αρνητική, και με αυτόν τον τρόπο να κλέψει λίγη ενέργεια από την περιστροφή της επιφάνειας."

Κατά τη διάρκεια του πειράματος, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι καθώς το ηχητικό κύμα χτυπά τον περιστρεφόμενο δίσκο, η ένταση έπεσε μέχρι που έγινε πολύ χαμηλή για να ακούγεται. Στη συνέχεια, κατά τη διέλευση, το ύψος ανυψώθηκε ξανά και ο ήχος ενισχύθηκε έως και 30 τοις εκατό σε σύγκριση με τον αρχικό ήχο.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τη φυσική:

• Ταξίδι γρηγορότερο από το φως:Είναι πραγματικά εφικτή η οδήγηση με warp;
• Έξι εντυπωσιακά μαθήματα φυσικής από τη νέα μας σειρά podcast με τον καθηγητή Jim Al-Khalili

Ο καθηγητής Daniele Faccio, συν-συγγραφέας της εργασίας, δήλωσε:«Είμαστε ενθουσιασμένοι που μπορέσαμε να επαληθεύσουμε πειραματικά κάποια εξαιρετικά περίεργη φυσική μισό αιώνα μετά την πρώτη πρόταση της θεωρίας.

«Είναι περίεργο να πιστεύουμε ότι καταφέραμε να επιβεβαιώσουμε μια θεωρία μισού αιώνα με κοσμική προέλευση εδώ στο εργαστήριό μας στη δυτική Σκωτία, αλλά πιστεύουμε ότι θα ανοίξει πολλούς νέους δρόμους επιστημονικής εξερεύνησης.

«Πιστεύουμε ότι θα ανοίξει πολλούς νέους δρόμους επιστημονικής εξερεύνησης. Θέλουμε να δούμε πώς μπορούμε να διερευνήσουμε την επίδραση σε διαφορετικές πηγές, όπως τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο εγγύς μέλλον."

Ερωτήσεις και απαντήσεις αναγνωστών:Γιατί το φως ταξιδεύει πιο γρήγορα από τον ήχο;

Ρωτήθηκε από:Toby Graham, Shrewsbury

Σύμφωνα με την Ειδική Σχετικότητα του Αϊνστάιν, η ταχύτητα του φωτός έχει μια μοναδική κατάσταση:είναι ένα θεμελιώδες χαρακτηριστικό του Σύμπαντος μας, που αντιπροσωπεύει τη μέγιστη ταχύτητα με την οποία οι πληροφορίες μπορούν να ταξιδέψουν από τόπο σε τόπο. Ως εκ τούτου, τίποτα δεν μπορεί να συγκριθεί με τα 300.000 km/s που επιτυγχάνονται με το φως που ταξιδεύει μέσα από ένα κενό – τουλάχιστον ο ήχος, ο οποίος είναι κύματα συμπίεσης και διαστολής σε μια ουσία δεν υπάρχει καν στο κενό.

Τούτου λεχθέντος, το φως μπορεί να επιβραδυνθεί περνώντας από διαφανή υλικά - κατά περίπου 33 τοις εκατό στην περίπτωση του γυαλιού. Ακόμα κι έτσι, εξακολουθεί να κάνει ζουμ στο γυαλί περίπου 50.000 φορές πιο γρήγορα από τα ηχητικά κύματα.

Διαβάστε περισσότερα:

• Αλλάζει ποτέ η ταχύτητα του φωτός;
• Τι θα βλέπατε αν μπορούσατε να ταξιδέψετε με την ταχύτητα του φωτός;
• Πόσο γρήγορα ταξιδεύει ο ήχος στο νερό;
• Ο ήχος ταξιδεύει περισσότερο τις ημέρες με ομίχλη;