Прорив у фізиці: вчені вперше «видобули» енергію з чорної діри

Те, що ще донедавна існувало лише на сторінках наукових праць і здавалося фантастикою, стало реальністю. Міжнародна команда фізиків вперше відтворила в лабораторних умовах ефект, який імітує «видобуток» енергії з обертової чорної діри. Експеримент підтвердив теорію, запропоновану понад пів століття тому британським фізиком Роджером Пенроузом, і може відкрити шлях до нових технологій у галузі квантових систем та телекомунікацій.

Ще у 1969 році Пенроуз висунув сміливу гіпотезу: якщо чорна діра обертається, за певних умов можна отримати частину її енергії. Згідно з теорією, частинка, що потрапляє до так званої ергосфери — області навколо чорної діри, де простір буквально «закручується» її гравітацією, — може розділитися. Одна частина поглинається чорною дірою, а інша вилітає назовні вже з більшою енергією, ніж мала спочатку. Саме цей процес отримав назву «процес Пенроуза».

Відтворити настільки екстремальні умови в реальному світі було практично неможливо. Але сучасні фізики знайшли оригінальне рішення. Замість того щоб розкручувати матеріальний об’єкт до фантастичних швидкостей, вони створили нерухому електронну систему, яка поводиться так, ніби обертається з надзвичайною швидкістю. Це явище отримало назву «синтетичне обертання». Завдяки йому вченим вдалося змусити електромагнітні хвилі виходити із системи з більшою енергією, ніж вони мали на вході, фактично відтворивши ефект, передбачений теорією Пенроуза.

Хоча справжню чорну діру ніхто не створював, експеримент став одним із найпереконливіших підтверджень фундаментальної теорії. Він показав, що процеси, які вважалися можливими лише поблизу найекстремальніших космічних об’єктів, можна досліджувати у звичайній лабораторії.

Значення цього відкриття виходить далеко за межі астрофізики. Кероване підсилення електромагнітних хвиль може знайти застосування у створенні нових поколінь антен, високочутливих сенсорів, квантових комп’ютерів, систем бездротового зв’язку та оптичних технологій. Іншими словами, дослідження чорних дір може допомогти зробити швидшими майбутній інтернет, мобільний зв’язок і квантові мережі.

Науковці наголошують, що це лише перший крок. Тепер вони планують дослідити інші загадкові явища, пов’язані з чорними дірами, які досі залишалися недосяжними для експериментальної перевірки. Якщо ці дослідження будуть успішними, людство отримає нові знання не лише про найтаємничіші об’єкти Всесвіту, а й про фундаментальні закони природи, які керують простором, часом та енергією.

Можливо, саме завдяки таким експериментам ми наблизимося до відповіді на одне з найголовніших запитань сучасної науки: як насправді працює Всесвіт.