實驗室制造出首枚“黑洞炸彈”

1969年首次提出的“黑洞炸彈”想法，現在已經有科研人員在實驗室里實現了。物理學家制造了有史以來第一顆“黑洞炸彈”，它是一個由旋轉圓柱體和磁性線圈制成的模型。由于物理原理相同，研究它可以幫助研究人員更好地了解真實黑洞是如何旋轉的。近日，這項研究發表在arXiv上。

從黑洞中提取能量的想法最早是由物理學家Roger Penrose于1969年提出的。他指出，由于廣義相對論的奇特效應，一個極接近旋轉黑洞的粒子將獲得能量，廣義相對論可以看到黑洞對其周圍的時空產生阻力并加速。

兩年后，另一位物理學家Yakov Zeldovich意識到，類似的過程可能會發生在其他場景中，比如光繞著快速旋轉的金屬圓柱體運動。他計算出，只要圓柱體以與光相同的頻率自轉，這種“超輻射”效應就應該發生，但這前提是非常快的。“以這種速度旋轉任何物質是不可能的。”英國南安普頓大學的Hendrik Ulbricht說。

 Zeldovich還提出，通過用柱面鏡子包圍旋轉的圓柱體，放大的能量可以被反射并在正反饋環路中建立起來，直到能量被釋放出來或爆炸。將這一想法應用于黑洞，可以用來制造一枚“黑洞炸彈”，釋放出與超新星一樣多的能量。即使沒有外部能源，這也是可行的，黑洞放大了空間本身真空中的微小電磁波動，有效地從噪音中產生能量。

所有這些仍然是理論上的，但現在Ulbricht使用旋轉的鋁柱和磁場來演示Zeldovich的反饋回路。Ulbrich在2020年建造了第一個原型。后來他很快招募了同事來建立一個更強大的實驗裝置，該裝置由一個電機驅動的旋轉鋁圓柱體組成，周圍環繞著三層金屬線圈，產生的磁場也以類似的速度圍繞圓柱體旋轉。在這個裝置中，線圈充當鏡子，磁場作為光，正如Zeldovich預測的那樣，這會產生從圓柱體發出的更大的磁場。

Ulbricht和他的團隊隨后證明，即使線圈一開始沒有產生外部磁場，該裝置仍然會在周圍的線圈中產生失控信號，就像理論上沒有外部能源的黑洞的例子一樣。“我們基本上是從噪音中產生信號，這和‘黑洞炸彈’計劃中發生的事情是一樣的。”Ulbricht說。

雖然實驗室版本只是一個模擬，但它可以幫助物理學家了解真正的黑洞是如何向其周圍的粒子提供能量的。這可能有助于檢驗有關迄今尚未看到的粒子場的理論想法，例如產生暗物質的粒子場。

相關論文信息：https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.24034