Нове дослідження припускає, що ми можемо використовувати крихітні чорні діри як джерела ядерної енергії

Поняття чорних дір викликає жах і страх. Вони неминучі! Вони поглинають все! Ніщо ніколи не виходить назовні!

Точність цих уявлень коливається в діапазоні від дискусійних до хибних. І ось пара фізиків підрахувала, як можна вичавити горезвісну кров з каменю чорної діри. За словами Чжан-Фен Май та Рун-Цю Яна з Тяньцзіньського університету в Китаї, крихітні чорні діри теоретично можуть бути використані як джерело енергії.

Їхні розрахунки показують, що ці надщільні об’єкти можуть працювати як акумулятори та ядерні реактори, забезпечуючи енергію в масштабі гігаелектронвольт.

Насправді, видобута енергія надходить не зсередини чорної діри, а ззовні: з найсильнішої з відомих концентрацій гравітації у Всесвіті.

Вважається, що наш Всесвіт пронизаний чорними дірами, але їх не завжди легко виявити. Те, що ми знайшли, свідчить про те, що ці загадкові об’єкти мають масу від приблизно п’ятикратної маси Сонця до десятків мільярдів сонячних мас.

Але є ще одна вагова категорія чорних дір – принаймні, теоретично. Це первинні чорні діри, і вони можуть бути просторово крихітними, аж до субатомних розмірів.

Якщо чорні діри зоряної маси утворюються з колапсуючих ядер масивних мертвих зірок, то первісні чорні діри, як вважають, утворилися через надмірну густину первісної плазми, яка заповнювала Всесвіт після Великого вибуху.

Ми не знаємо, чи існують первинні чорні діри, але якщо так, то вони відкривають багато можливостей. Однією з них є темна матерія, для якої первісні чорні діри вважаються привабливим кандидатом.

Зараз здається, що ми могли б якось використати ці гіпотетичні ямки у просторі-часі.

Батарея перетворює неелектричну енергію на електричну. Ядерний реактор використовує силу ядерних реакцій для виробництва енергії. А крихітна чорна діра, стверджують Май та Ян, теоретично може робити і те, і інше.

“Беручи до уваги той факт, що чорна діра має надзвичайно сильну гравітаційну силу, виникає цікаве питання: розглядаючи хоча б теоретично, чи могли б ми використовувати гравітаційну силу чорних дір для виробництва електричної енергії, тобто використовувати чорні діри як батареї?”, – пишуть вони у своїй статті.

“У цій статті ми теоретично доводимо, що ми можемо використовувати чорну діру Шварцшильда як акумуляторну батарею”.

Існує проблема з дуже маленькими чорними дірами: Випромінювання Гокінга. Це маса, яку втрачає чорна діра через взаємодію між горизонтом подій чорної діри і квантовими полями в її околицях. Чим менша чорна діра, тим швидше вона втрачає масу через випромінювання Гокінга. Якщо чорна діра досить мала, то вона повністю випаровується відносно швидко.

Також очікується, що маленька чорна діра дуже швидко поглине матерію, що ускладнить вилучення чого-небудь з простору навколо неї.

Май і Ян з’ясували, що вони можуть поповнювати і перезаряджати первісну чорну діру вище певної маси таким чином, щоб вона виробляла електричну енергію. Чорна діра розміром з атом і масою від 1015 до 1018 кілограмів повинна була б виробляти цю енергію при поповненні зарядженими частинками.

Максимально, за підрахунками дослідників, чорна діра може перетворити на енергію 25 відсотків вхідної маси. Це 25-відсотковий коефіцієнт корисної дії. Більшість комерційно доступних сонячних панелей мають коефіцієнт корисної дії нижче 23 відсотків.

Команда також визначила, що чорна діра може отримати таку ж ефективність, як і ядерний реактор. Їхні рівняння показали, що поблизу первинної чорної діри 25 відсотків маси альфа-частинки, що утворюється в результаті радіоактивного розпаду, може бути перетворено на кінетичну енергію.

Це не те, що ми зможемо перевірити. Навіть якби ми точно знали, що вони існують, ми не могли б просто піти і схопити первісну чорну діру, не кажучи вже про те, щоб утримати і контролювати її. Але аналіз відкриває цікаву поживу для роздумів.

Зокрема, команда каже, що їхня модель реактора чорної діри потрапляє якраз в діапазон мас, запропонований для темної матерії, що підвищує інтригуючу можливість того, що ми могли б, можливо, використати одну з найзагадковіших форм матерії у Всесвіті для живлення наших холодильників.