实验室制造出首枚“黑洞炸弹”

1969年首次提出的“黑洞炸弹”想法，现在已经有科研人员在实验室里实现了。物理学家制造了有史以来第一颗“黑洞炸弹”，它是一个由旋转圆柱体和磁性线圈制成的模型。由于物理原理相同，研究它可以帮助研究人员更好地了解真实黑洞是如何旋转的。近日，这项研究发表在arXiv上。

从黑洞中提取能量的想法最早是由物理学家Roger Penrose于1969年提出的。他指出，由于广义相对论的奇特效应，一个极接近旋转黑洞的粒子将获得能量，广义相对论可以看到黑洞对其周围的时空产生阻力并加速。

两年后，另一位物理学家Yakov Zeldovich意识到，类似的过程可能会发生在其他场景中，比如光绕着快速旋转的金属圆柱体运动。他计算出，只要圆柱体以与光相同的频率自转，这种“超辐射”效应就应该发生，但这前提是非常快的。“以这种速度旋转任何物质是不可能的。”英国南安普顿大学的Hendrik Ulbricht说。

 Zeldovich还提出，通过用柱面镜子包围旋转的圆柱体，放大的能量可以被反射并在正反馈环路中建立起来，直到能量被释放出来或爆炸。将这一想法应用于黑洞，可以用来制造一枚“黑洞炸弹”，释放出与超新星一样多的能量。即使没有外部能源，这也是可行的，黑洞放大了空间本身真空中的微小电磁波动，有效地从噪音中产生能量。

所有这些仍然是理论上的，但现在Ulbricht使用旋转的铝柱和磁场来演示Zeldovich的反馈回路。Ulbrich在2020年建造了第一个原型。后来他很快招募了同事来建立一个更强大的实验装置，该装置由一个电机驱动的旋转铝圆柱体组成，周围环绕着三层金属线圈，产生的磁场也以类似的速度围绕圆柱体旋转。在这个装置中，线圈充当镜子，磁场作为光，正如Zeldovich预测的那样，这会产生从圆柱体发出的更大的磁场。

Ulbricht和他的团队随后证明，即使线圈一开始没有产生外部磁场，该装置仍然会在周围的线圈中产生失控信号，就像理论上没有外部能源的黑洞的例子一样。“我们基本上是从噪音中产生信号，这和‘黑洞炸弹’计划中发生的事情是一样的。”Ulbricht说。

虽然实验室版本只是一个模拟，但它可以帮助物理学家了解真正的黑洞是如何向其周围的粒子提供能量的。这可能有助于检验有关迄今尚未看到的粒子场的理论想法，例如产生暗物质的粒子场。

相关论文信息：https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.24034