Ein Forscherteam behauptet, eine jahrzehntealte Theorie bestätigt zu haben, dass Energie von Schwarzen Löchern erzeugt werden kann.
Wissenschaftler der School of Physics and Astronomy der University of Glasgow machten sich daran, die Arbeit von Roger Penrose aus dem Jahr 1969 zu validieren. Sie benutzten Schallwellen in einem Versuch, die „extrem seltsame Physik ein halbes Jahrhundert nachdem die Theorie erstmals vorgeschlagen wurde“ zu bestätigen.
Der britische Physiker Penrose stellte die Theorie auf, dass Energie erzeugt werden könnte, indem man Objekte wie eine Rakete in ein Schwarzes Loch fallen lässt und das Objekt in zwei Teile spaltet. Eine Hälfte entkommt dem Schwarzen Loch, während die andere über den Point of no Return (den „Ereignishorizont“) hinausfällt.
Lesen Sie mehr über Schwarze Löcher:
- Schwarzes Loch nur 1.000 Lichtjahre von der Erde entfernt entdeckt
- Rosettenumlauf des Sterns um supermassereiches Schwarzes Loch „gibt Einstein recht“
Die Hälfte, die entkommt, stiehlt dem Schwarzen Loch eine kleine Menge Rotationsenergie, was bedeutet, dass sie insgesamt etwas mehr Energie hat.
Er stellte die Theorie auf, dass die Energie gespeichert und verwendet werden könnte, um ganze Welten mit Energie zu versorgen, aber Penrose sagte, dass die technische Herausforderung, die das Experiment mit sich bringt, nur von einer fortgeschrittenen, möglicherweise außerirdischen Zivilisation durchgeführt werden könne.
1971 schlug der Physiker Yakov Zeldovich vor, die Theorie könnte mit verdrehten Lichtwellen getestet werden, die auf eine sich drehende Oberfläche projiziert werden. Um dies zu testen, müsste sich die sich drehende Oberfläche mindestens eine Milliarde Mal pro Sekunde drehen – eine Leistung, die aufgrund der technischen Grenzen immer noch nicht möglich ist.
Jetzt haben die Glasgower Forscher endlich einen Weg gefunden, den Effekt experimentell zu demonstrieren, indem Schallwellen verwendet werden, die eine viel langsamer rotierende Oberfläche erfordern.
Mithilfe eines Rings aus Lautsprechern schickten die Forscher eine rotierende Schallwelle auf eine sich drehende Schaumstoffscheibe. An der Rückseite der Scheibe waren zwei Mikrofone angebracht, die herausfanden, dass die Schallwellen beim Durchgang durch die Scheibe um bis zu 30 Prozent verstärkt wurden, was als Rotations-Doppler-Effekt bekannt ist.
Marion Cromb, die Hauptautorin des Papiers, sagte:„Die lineare Version des Doppler-Effekts ist den meisten Menschen vertraut. Das Phänomen tritt auf, wenn die Tonhöhe einer Krankenwagensirene zu steigen scheint, wenn sie sich dem Zuhörer nähert, aber abfällt, wenn sie sich entfernt.
„Es scheint anzusteigen, weil die Schallwellen den Zuhörer häufiger erreichen, wenn sich der Krankenwagen nähert, und weniger häufig, wenn er vorbeifährt.“
- Abonnieren zum Science Focus Podcast auf diesen Diensten:Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast
Der Forscher fügte hinzu:„Der Rotations-Doppler-Effekt ist ähnlich, aber der Effekt ist auf einen kreisförmigen Raum beschränkt. Die verdrehten Schallwellen ändern ihre Tonhöhe, wenn sie vom Standpunkt der rotierenden Oberfläche aus gemessen werden.
„Wenn sich die Oberfläche schnell genug dreht, kann die Schallfrequenz etwas sehr Seltsames bewirken – sie kann von einer positiven Frequenz zu einer negativen wechseln und dabei etwas Energie aus der Rotation der Oberfläche stehlen.“
Während des Experiments stellten die Forscher fest, dass die Tonhöhe beim Auftreffen der Schallwelle auf die sich drehende Scheibe abfiel, bis sie zu leise wurde, um sie zu hören. Beim Durchgang wurde dann die Tonhöhe wieder angehoben und der Ton um bis zu 30 Prozent gegenüber dem Originalton verstärkt.
Lesen Sie mehr über Physik:
- Schneller als Lichtreisen:Ist Warpantrieb wirklich möglich?
- Sechs umwerfende Physiklektionen aus unserer neuen Podcast-Reihe mit Prof. Jim Al-Khalili
Professor Daniele Faccio, Co-Autor der Veröffentlichung, sagte:„Wir sind begeistert, dass wir ein halbes Jahrhundert, nachdem die Theorie erstmals vorgeschlagen wurde, in der Lage waren, einige äußerst merkwürdige Physik experimentell zu verifizieren.
„Es ist seltsam zu glauben, dass wir hier in unserem Labor im Westen Schottlands eine ein halbes Jahrhundert alte Theorie mit kosmischen Ursprüngen bestätigen konnten, aber wir glauben, dass sie viele neue Wege der wissenschaftlichen Erforschung eröffnen wird.“ P>
„Wir glauben, dass es viele neue Wege der wissenschaftlichen Erforschung eröffnen wird. Wir sind gespannt, wie wir in naher Zukunft die Wirkung auf verschiedene Quellen wie elektromagnetische Wellen untersuchen können.“