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Verificata la teoria sulla rotazione dei buchi neri

I fisici verificano la teoria sulla rotazione dei buchi neri

I fisici dell’Università di Glasgow e dell’Università dell’Arizona hanno verificato sperimentalmente una teoria vecchia di mezzo secolo che iniziò come speculazione su come una civiltà aliena avanzata potesse usare un buco nero rotante per generare energia.

Nel 1969, il fisico matematico britannico Roger Penrose propose un metodo per estrarre l’energia di un buco nero rotante, ora noto come super-radianza di Penrose .

Ha suggerito che una civiltà molto avanzata, forse aliena, un giorno potrebbe essere in grado di estrarre energia da buchi neri rotanti.

Nel 1971, il fisico teorico bielorusso Yakov Zel’dovich tradusse questa idea di super-radianza rotazionale da un buco nero rotante a quello di un assorbitore rotante.

Ha proposto che le onde luminose “contorte”, colpendo la superficie di un cilindro con una velocità corretta di rotazione, potrebbe riflettere ulteriore energia estratta dalla rotazione del cilindro grazie a una stranezza dell’effetto Doppler rotazionale.

Ma l’idea di Zel’dovich è rimasta nel regno della teoria, affinché l’esperimento funzioni, il cilindro metallico proposto dovrebbe ruotare almeno un miliardo di volte al secondo.

Utilizzo delle onde sonore con i Buchi Neri

Ora, il professor Daniele Faccio, il professor Miles Padgett e i loro colleghi hanno finalmente creato un sistema che utilizza un piccolo anello di altoparlanti per creare una torsione delle onde sonore analoga alla torsione delle onde luminose proposta da Zel’dovich.

Quelle onde sonore contorte erano dirette verso un assorbitore acustico rotante fatto da un disco di schiuma.

Una serie di microfoni dietro il disco ha raccolto il suono dagli altoparlanti mentre passava attraverso il disco, aumentando costantemente la velocità della sua rotazione.

Ciò che gli autori stavano cercando di ascoltare per sapere che le teorie di Penrose e Zel’dovich erano corrette era un cambiamento distintivo nella frequenza e nell’ampiezza delle onde sonore mentre attraversavano il disco, causato da quella stranezza dell’effetto Doppler.

“La versione lineare dell’effetto Doppler è familiare alla maggior parte delle persone poiché il fenomeno che si verifica quando il tono di una sirena di un’ambulanza sembra sollevarsi mentre si avvicina all’ascoltatore ma cala mentre si allontana”, ha detto il primo autore Marion Cromb, un Ph. D. studente presso la School of Physics and Astronomy presso l’Università di Glasgow.

“Sembra aumentare perché le onde sonore raggiungono l’ascoltatore più frequentemente mentre l’ambulanza si avvicina, quindi meno frequentemente mentre passa.”

“L’effetto Doppler rotazionale è simile, ma l’effetto è limitato a uno spazio circolare.”

“Le onde sonore attorcigliate cambiano il loro tono quando misurate dal punto di vista della superficie rotante. Se la superficie ruota abbastanza velocemente, la frequenza del suono può fare qualcosa di molto strano: può passare da una frequenza positiva a una negativa e, in tal modo, rubare un po ‘di energia dalla rotazione della superficie. “

Rotazione dei buchi neri

Man mano che la velocità del disco rotante aumenta durante l’esperimento, l’intonazione del suono dagli altoparlanti diminuisce fino a quando diventa troppo bassa per essere ascoltata.

Quindi, il tono risale nuovamente fino a raggiungere il tono precedente, ma più forte, con un’ampiezza fino al 30% maggiore del suono originale proveniente dagli altoparlanti.

“Ciò che abbiamo ascoltato durante il nostro esperimento è stato straordinario”, ha detto Cromb.

“Quello che sta accadendo è che la frequenza delle onde sonore viene spostata a Doppler a zero all’aumentare della velocità di centrifuga.”

“Quando il suono si riavvia, è perché le onde sono state spostate da una frequenza positiva a una frequenza negativa.”

“Quelle onde a frequenza negativa sono in grado di prelevare parte dell’energia dal disco di schiuma che gira, diventando più rumorosa nel processo, proprio come proposto da Zel’dovich nel 1971.”

“Siamo entusiasti di essere stati in grado di verificare sperimentalmente una fisica estremamente strana mezzo secolo dopo che la teoria fu proposta per la prima volta”, ha detto il professor Faccio.

Il lavoro del team è stato pubblicato sulla rivista Nature Physics .

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