Eine 'Schwarzes-Loch-Bombe' im Labor bis zur Zerstörung getestet 💥

Physikern ist es gelungen, ein theoretisches Phänomen im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern im Labor nachzubilden. Dieses Experiment eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis dieser mysteriösen kosmischen Objekte.


Im Jahr 1972 hatten William Press und Saul Teukolsky ein Konzept namens 'Schwarzes-Loch-Bombe' theoretisiert. Ihre Idee basierte auf der exponentiellen Verstärkung von Wellen durch ein rotierendes Schwarzes Loch, das in einem System aus Spiegeln eingeschlossen ist. Fast fünfzig Jahre später hat ein internationales Team diese Theorie experimentell bestätigt.

Das Experiment stützt sich auf die Arbeiten von Roger Penrose und Yakov Zel'dovich. Ersterer hatte 1969 eine Methode vorgestellt, um Energie aus einem rotierenden Schwarzen Loch zu extrahieren. Letzterer entdeckte 1971, dass ein rotierendes Objekt unter bestimmten Bedingungen elektromagnetische Wellen verstärken kann, ein Effekt, der heute als Zel'dovich-Effekt bekannt ist.

Um diesen Effekt nachzubilden, verwendeten die Forscher einen sich schnell drehenden Aluminiumzylinder. Umgeben von Metallspulen ermöglichte diese Anordnung die Beobachtung der Verstärkung eines schwachen Magnetfelds, wodurch das Phänomen der Superradianz bestätigt wurde.

Das Team trieb das Experiment bis zur Erzeugung einer Instabilität voran, die spontan verstärkte Wellen erzeugte. Dieser entscheidende Schritt führte manchmal zur Zerstörung von Komponenten und damit des Experiments, was die Intensität der beteiligten Kräfte belegt. Die Ergebnisse, obwohl spektakulär, müssen noch in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht und validiert werden.

Dieser Fortschritt betrifft nicht nur Schwarze Löcher. Er veranschaulicht ein universelles Prinzip, das auf verschiedene rotierende Systeme anwendbar ist. Die Auswirkungen reichen von der Astrophysik über die Thermodynamik bis hin zur Quantentheorie.

Die Forscher hoffen, dass ihr Modell dazu beitragen wird, die Rotation von Schwarzen Löchern besser zu verstehen.

Was ist Superradianz?

Superradianz ist ein Phänomen, bei dem ein rotierendes Objekt die Wellen verstärkt, die auf es treffen. Dieses Konzept, das ursprünglich auf Schwarze Löcher angewendet wurde, zeigt, wie Energie aus diesen kosmischen Objekten extrahiert werden kann.

Wenn eine Welle auf ein rotierendes Schwarzes Loch trifft, wird ein Teil ihrer Energie mit größerer Amplitude reflektiert. Dieser Prozess hängt von der Rotationsgeschwindigkeit des Schwarzen Lochs und den Eigenschaften der einfallenden Welle ab.

Im Labor wurde die Superradianz mit einem sich schnell drehenden Metallzylinder simuliert. Die Ergebnisse bestätigen, dass die Wellenverstärkung auch ohne die Anwesenheit eines Schwarzen Lochs möglich ist, wodurch das Anwendungsspektrum dieses Phänomens erweitert wird.

Diese Entdeckung könnte Auswirkungen in verschiedenen Bereichen haben, insbesondere bei der Entwicklung neuer Technologien, die auf der Verstärkung elektromagnetischer Wellen basieren.

Wie funktioniert der Zel'dovich-Effekt?

Der Zel'dovich-Effekt beschreibt die Verstärkung elektromagnetischer Wellen durch ein rotierendes Objekt. 1971 vorhergesagt, beruht er auf der Idee, dass Rotation Energie auf die Wellen übertragen kann.

Damit dieser Effekt eintritt, muss sich die Oberfläche des Objekts schneller bewegen als die Phasengeschwindigkeit der einfallenden Welle. Diese Bedingung ist entscheidend, um von Absorption zu Verstärkung überzugehen.

Im jüngsten Experiment diente ein rotierender Zylinder als Modell für ein Schwarzes Loch. Die Forscher beobachteten, dass das reflektierte Magnetfeld intensiver war als das einfallende Feld, wodurch der Zel'dovich-Effekt bestätigt wurde.