Μία θεωρία 50 ετών που άρχισε ως εικασία σχετικά με το πώς ένας εξωγήινος πολιτισμός θα μπορούσε να χρησιμοποιεί μια μαύρη τρύπα για την παραγωγή ενέργειας επιβεβαιώθηκε πειραματικά για πρώτη φορά σε εργαστήριο του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης σύμφωνα με ανακοίνωση του.
Το 1969 ο Βρετανός φυσικός Ρότζερ Πενρόουζ (Roger Penrose) είχε παρουσιάσει τη θεωρία πως θα μπορούσε να παράγεται ενέργεια κατεβάζοντας ένα αντικείμενο στην εργόσφαιρα μιας μαύρης τρύπας- το εξώτερο στρώμα του ορίζοντα γεγονότων (event horizon) μιας μαύρης τρύπας, όπου ένα αντικείμενο θα έπρεπε να κινείται ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός για να παραμένει ακίνητο στη θέση του.
Ο Πενρόουζ προέβλεψε πως το αντικείμενο θα αποκτούσε μια αρνητική ενέργεια σε αυτή την περιοχή. Πιο συγκεκριμένα θεώρησε ότι ρίχνοντας το αντικείμενο και χωρίζοντάς το σε δύο κομμάτια έτσι ώστε το ένα μισό να πέσει στη μαύρη τρύπα ενώ το άλλο ανασύρεται, η ενέργεια ανάκρουσης θα κατέγραφε απώλεια αρνητικής ενέργειας- στην πράξη το ήμισυ που ανακτάται θα αποκτούσε ενέργεια που εξάγεται από την περιστροφή της μαύρης τρύπας. Από μηχανολογικής άποψης, η πρόκληση για να γίνει πραγματικότητα κάτι τέτοιο είναι αδιανόητη για τα δεδομένα μας, οπότε ο Πενρόουζ εκτιμούσε πως μόνο ένας πολύ προηγμένος, πιθανότατα εξωγήινος, πολιτισμός, θα μπορούσε να κάνει κάτι τέτοιο.
Δύο χρόνια αργότερα, ο φυσικός Γιάκοβ Ζέλντοβιτς (Yakov Zeldovich), υποστήριξε ότι συγκεκριμένη θεωρία θα μπορούσε να δοκιμαστεί με ένα πιο απλοποιημένο πείραμα. Ο όπως πρότεινε πως «συνεστραμμένα» κύματα φωτός που θα χτυπούσαν την επιφάνεια ενός περιστρεφόμενου μεταλλικού κυλίνδρου που θα περιστρεφόταν στη σωστή ταχύτητα, θα κατέληγαν να αντανακλώνται με επιπλέον ενέργεια που θα προερχόταν από την περιστροφή του κυλίνδρου, χάρη σε μια ιδιαιτερότητα του αποκαλούμενου περιστροφικού φαινομένου Doppler. Ωστόσο η ιδέα του Ζέλντοβιτς παρέμενε στη σφαίρα της θεωρίας από το 1971 επειδή για να λειτουργήσει το πείραμα έπρεπε ο κύλινδρος να περιστρέφεται με ταχύτητα τουλάχιστον ενός δισεκατομμυρίων φορών το δευτερόλεπτο, πράγμα που δεν ήταν εφικτό για την τότε υπάρχουσα τεχνολογία.
 |
| Το πείραμα. (Πηγή: Cromb et al., Nature Physics, 2020) |
Μία παραλλαγή εκείνου του πειράματος υλοποίησαν πρόσφατα ερευνητές της Σχολής Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης. Συγκεκριμένα, βρήκαν έναν τρόπο να αποδείξουν πειραματικά το φαινόμενο που είχαν προτείνει θεωρητικά οι Πενρόουζ και Ζέλντοβιτς, συστρέφοντας ήχο αντί για φως- μια πηγή πολύ μικρότερης συχνότητας, οπότε και ιδανική, από πρακτικής άποψης, για επίδειξη σε εργαστήριο.
Στην σχετική δημοσίευση που έκανα οι ερευνητές του πειράματος στο Nature Physics παρουσιάζουν τον τρόπο κατασκευής της εν λόγω πειραματικής διάταξης η οποία χρησιμοποιεί έναν μικρό δακτύλιο ηχείων για να προκαλεί συστροφή σε ηχητικά κύματα αντίστοιχη με αυτήν στα κύματα φωτός που πρότεινε ο Ζέλντοβιτς.
Τα συνεστραμμένα αυτά ηχητικά κύματα κατευθύνθηκαν προς την κατεύθυνση ενός περιστρεφόμενου απορροφητήρα ήχου που ήταν φτιαγμένος από έναν δίσκο αφρού. Ένα σετ μικροφώνων πίσω από τον δίσκο έπιανε τον θόρυβο από τα ηχεία καθώς περνούσε μέσα από αυτόν, ο οποίος σταδιακά αύξανε την ταχύτητα περιστροφής του.
Αυτό που περίμενε η ομάδα να ακούσει προκειμένου να διαπιστώσει εάν οι θεωρίες των Πενρόουζ και Ζέλντοβιτς ήταν σωστές ήταν μια διακριτή μεταβολή στη συχνότητα και το πλάτος των ηχητικών κυμάτων καθώς περνούσαν μέσα από τον δίσκο- κάτι που θα ήταν αποτέλεσμα του φαινομένου Doppler.
Όπως δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας της δημοσίευσης και υποψήφια διδάκτορας της Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του πανεπιστημίου Μάριον Κρομπ (Marion Cromb), «η γραμμική εκδοχή του φαινομένου Doppler είναι γνωστή στους περισσότερους ως το φαινόμενο που λαμβάνει χώρα καθώς ο τόνος του ήχου μιας σειρήνας ασθενοφόρου φαίνεται να αυξάνεται καθώς πλησιάζει τον ακροατή, αλλά μειώνεται καθώς απομακρύνεται. Φαίνεται να αυξάνει επειδή τα ηχητικά κύματα φτάνουν στον ακροατή πιο συχνά καθώς το ασθενοφόρο πλησιάζει, μετά λιγότερο συχνά καθώς απομακρύνεται.
«Το περιστροφικό φαινόμενο Doppler είναι παρόμοιο, μα περιορίζεται σε έναν κυκλικό χώρο. Τα συνεστραμμένα ηχητικά κύματα αλλάζουν τόνο όταν μετριούνται από την οπτική γωνία της περιστρεφόμενης επιφάνειας. Αν η επιφάνεια περιστρέφεται αρκετά γρήγορα, τότε η ηχητική συχνότητα μπορεί να κάνει κάτι πολύ περίεργο- μπορεί να πάει από θετική συχνότητα σε αρνητική, και κάνοντας αυτό να κλέψει ενέργεια από την περιστροφή της επιφάνειας».
 |
| Η πειραματική διάταξη. (Πηγή: University of Glasgow) |
Καθώς η ταχύτητα του περιστρεφόμενου δίσκου αυξάνεται κατά το πείραμα, ο τόνος του ήχου από τα ηχεία μειώνεται μέχρι να γίνει πολύ χαμηλός ώστε να τον ακούσει κάποιος. Μετά αυξάνει ξανά, μέχρι να φτάσει στο προηγούμενο επίπεδο- μα πιο δυνατά, με πλάτος μέχρι και 30% μεγαλύτερο από τον αρχικό ήχο.
«Αυτό που ακούσαμε κατά το πείραμά μας ήταν απρόσμενο. Αυτά τα κύματα αρνητικής συχνότητας είναι ικανά να πάρουν κάποια ενέργεια από τον περιστρεφόμενο δίσκο, και να γίνουν πιο δυνατά στη διαδικασία- όπως είχε προτείνει ο Ζέλντοβιτς το 1971» δήλωσε η Μάριον.
Ο καθηγητής Ντανιέλε Φάτσιο (Daniele Faccio), επίσης της Σχολής Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης και ένας εκ των συντελεστών της έρευνας, πρόσθεσε πως πως «είναι περίεργο να σκέφτεται κανείς πως ήμασταν σε θέση να επιβεβαιώσουμε μια θεωρία μισού αιώνα με κοσμική προέλευση εδώ στο εργαστήριό μας στα δυτικά της Σκωτίας, αλλά νομίζουμε πως θα ανοίξει πολλούς νέους δρόμους στην επιστημονική εξερεύνηση».
Επιμελείται ο Μπίλης [Planitikos Team]
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου