物理学家首次在地球上创造“黑洞炸弹”，验证几十年老的理论

(2025-05-04 18:17:27)

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物理学家首次在地球上创造 “黑洞炸弹”，验证几十年老的理论

By Elana Spivack published 17 hours ago

Black Holes

物理学家们已经首次在实验室中创造了一个黑洞炸弹的模型，验证50多年前首次提出的一个理论。

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一个黑洞以能量爆发的例子。(Image credit: NASA/JPL-Caltech)

研究人员首次已经在实验室中创造了一个黑洞炸弹模型。

1972年，物理学家威廉·普雷斯和索尔·特科尔斯基描述了一种叫一个黑洞炸弹的理论现象，其中镜子包围、反射并指数放大来自一个旋转黑洞发放的波。

现在在一项新的研究中，来自南安普顿大学、格拉斯哥大学和意大利国家研究委员会的光子学和纳米技术研究所的物理学家实验上验证了理论的黑洞炸弹。这一突破将帮助天体物理学家更好理解黑洞如何旋转。该论文于3月31日发表在预印本服务器Arxiv上，还没有被同行评审。

支撑这个的想法和1972年的原始论文追溯回到由另外两位物理学家摆下的基础工作。1969年，英国数学物理学家、诺贝尔奖得主罗杰·彭罗斯爵士提出了一种来从一个旋转黑洞提取能量的方法，这变成了后来被称为黑洞超辐射。然后在1971年，白俄罗斯物理学家雅科夫·泽尔·多维奇寻求更好理解这一现象。在这个过程中，他意识到了在正确的条件下，一个旋转的物体能放大电磁波。这种现象被称为泽尔多维奇效应。

“组件爆炸了”

在他们的新研究中，科学家们驯服了泽尔·多维奇效应来创造他们的实验。他们拿着个被一台电动马达旋转的铝圆筒，用三层金属线圈包围它。线圈创造并反射了一个磁场回到圆筒，就像一面镜子一样。

随研究小组将一个弱磁场导向圆桶，他们观察到圆桶反射的场是甚至更强，展示超辐射。

接下来，他们去掉了线圈的初始弱磁场。然而，这个电路产生了自己的波，这些波被旋转的圆筒放大，造成线圈来堆积能量。在圆筒的转速和放大的磁场之间泽尔多维奇效应处在充分摆动中。泽尔多维奇还已经预测，一个旋转的吸收器就像圆筒一样如果它的表面移动比入射波更快，从吸收到放大变化，实验证实了。

研究合著者格拉斯哥大学的物理研究助理玛丽亚·基亚拉·布拉多蒂在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，“我们的工作将这一预测完全带入了实验室，不仅展示放大，也展示向不稳定和自发波产生的过渡”。