Znanstvenici u laboratoriju potvrdili Zel’dovich efekt krađe energije

Po prvi put u povijesti, fizičari su uspjeli u laboratorijskim uvjetima potvrditi teorijski predviđeni Zel’dovich efekt krađe energije. Ovim su eksperimentom demonstrirali kako se energija može izvući iz rotirajućih sustava, potvrđujući ideju staru više od pola stoljeća i otvarajući novo poglavlje u razumijevanju dinamike crnih rupa i rotirajućih objekata.

Zel’dovich efekt krađe energije

Ideja o ekstrakciji energije iz crnih rupa pojavila se još 1969. godine kada je britanski fizičar Roger Penrose predložio mogućnost izvlačenja energije iz ergosfere — područja neposredno izvan horizonta događaja. Prema njegovoj zamisli, objekt koji uđe u ergosferu mogao bi se podijeliti na dva dijela: jedan bi fragment bio apsorbiran od strane crne rupe, dok bi drugi, zahvaljujući stjecanju negativne energije, mogao pobjeći s viškom energije. Time bi se rotacija crne rupe usporila bez kršenja zakona očuvanja energije, budući da apsorpcija negativne energije zapravo smanjuje masu i energiju same crne rupe.

No testiranje ovakvih teorija na stvarnim crnim rupama, razumljivo, nije izvedivo. Upravo zato bjeloruski fizičar Yakov Zel’dovich predložio je alternativu: da se umjesto crne rupe koristi rotirajući materijalni objekt, poput cilindra, te da se ispita može li se energija izvući uz pomoć valova, primjenjujući principe Dopplerova efekta.

Od rotacijskog Dopplerova efekta do prvih laboratorijskih eksperimenata

Dopplerov efekt poznat je većini ljudi kao promjena tona sirene kada se vozilo približava ili udaljava. No rotacijski Dopplerov efekt ponaša se nešto drugačije: kada valovi udaraju u rotirajući objekt, frekvencija se može toliko promijeniti da prelazi u negativne vrijednosti, što potencijalno omogućuje izvlačenje energije iz same rotacije.

Prva laboratorijska ispitivanja ove teorije provedena su korištenjem zvučnih valova. Znanstvenici su usmjerili valove prema rotirajućem disku i promatrali promjenu frekvencije. Kada se disk okretao dovoljno brzo, primijetili su očekivani pomak frekvencije koji sugerira prijenos energije s rotirajućeg objekta na valove.

“Linearni Dopplerov efekt poznat je svima, ali rotacijski efekt, gdje zvučni valovi mijenjaju frekvenciju ovisno o rotaciji, otvara potpuno novu dimenziju,” objasnila je dr. Marion Cromb, voditeljica istraživanja. “Ako je brzina rotacije dovoljno visoka, frekvencija valova može postati negativna, što omogućuje izvlačenje energije.”

Nakon što su dokazali princip sa zvučnim valovima, znanstvenici su krenuli prema ambicioznijem cilju: dokazivanju istog fenomena pomoću elektromagnetskih valova.

Kako su znanstvenici izgradili laboratorijski analog crne rupe

U novom eksperimentu, istraživači su koristili rotirajući aluminijski cilindar i elektromagnetsko zračenje. Cilj je bio stvoriti uvjete u kojima cilindar rotira dovoljno brzo da, iz njegove perspektive, dolazni valovi prelaze u stanje negativne frekvencije. U tom trenutku umjesto apsorpcije dolazi do pojačanja valova, a energija se efektivno izvlači iz rotacije cilindra.

“Uvjet za amplifikaciju valova je negativna frekvencija viđena iz rotirajuće perspektive,” objasnila je Cromb. “To znači da umjesto apsorpcije valova dolazi do njihovog pojačanja, što potvrđuje teoriju.”

U najnovijem eksperimentu otišli su korak dalje. Kombinirajući rotirajući cilindar s rezonatorom niskog gubitka, stvorili su uvjete u kojima se spontano generira i eksponencijalno pojačava elektromagnetski signal — proces vrlo sličan teoretskoj “bombi crne rupe” gdje reflektirani valovi neprestano pojačavaju sami sebe.

Prema riječima istraživačkog tima, ovo nije samo potvrda Zel’dovich efekta krađe energije, već i prvi korak prema razumijevanju kako bi crne rupe mogle amplificirati energiju u svemiru.

Iako studija još nije prošla službenu recenziju, objavljena je na otvorenom serveru arXiv i već sada privlači veliku pozornost znanstvene zajednice. Istraživači zaključuju da je sljedeći izazov promatranje spontano generiranih elektromagnetskih valova iz vakuuma — zadatak koji je sada, premda izuzetno težak, tehnički moguć.