آیا می‌توان از سیاهچاله به عنوان منبع انرژی اتمی استفاده کرد؟

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از «ساینس الرت»، مفهوم سیاهچاله ممکن است موجب هراس و دلهره شود چرا که سیاه‌چاله‌ها همه چیز را به درون خود می‌کشند و راه گریزی از آنها نیست. اکنون «ژان- فنگ مای» و «رون- کیو یانگ» از دانشگاه تیان‌جین در کشور چین می‌گویند که سیاهچاله‌های کوچک ممکن است در تئوری به عنوان منبع انرژی قابل استفاده باشند.

محاسبات این محققان حاکی است که این اجرام فوق‌متراکم می‌توانند به عنوان باتری‌های قابل شارژ و رآکتورهای اتمی عمل کرده و انرژی در مقیاس «گیگا الکترون‌ولت» تامین کنند. در واقع این انرژی استخراج شده از درون سیاهچاله به دست نمی‌آید بلکه از بیرون آن حاصل می‌شود یعنی جایی که نیرومندترین کانون تمرکز ثقل و جاذبه شناخته‌شده در کیهان است.

گمان می‌رود که جهان کیهانی مملو از سیاهچاله باشد هر چند رصد و پیدا کردن آنها همیشه کار آسانی نیست اما آنچه که دانشمندان تاکنون پیدا کرده اند حاکی از این است که این اجرام مرموز کیهانی دارای میزان جرم متفاوتی از حدود پنج برابر جرم خورشید تا ده‌ها میلیارد برابر جرم خورشید هستند. اما حداقل در سطح تئوریک‌، یک کلاس یا طبقه‌بندی دیگر از وزن سیاهچاله‌ای هم وجود دارد. اینها سیاهچاله‌های ازلی (primordial black holes) هستند و می‌توانند از لحاظ فضا و مقیاس بسیار ریز و در حد اندازه زیر اتمی باشند.

در جایی که سیاهچاله‌های جرم ستاره‌ای از هسته‌های فروپاشیده ستاره‌های بزرگ مرده شکل می‌گیرند، گمان می‌رود که سیاهچاله‌های ازلی از چگالی‌های اضافی در پلاسمای ازلی در کیهان پس از مهبانگ (بینگ بنگ) شکل گرفته باشند. ما نمی‌دانیم که آیا سیاهچاله‌های ازلی وجود دارند یا نه اما اگر وجود داشته باشند، امکان‌ها و احتمالات زیادی را می‌گشایند. اکنون به نظر می‌رسد که شاید قادر باشیم این گودی‌های فرضی در فضا-زمان را به نوعی مهار کنیم.

کاری که یک باتری انجام می‌دهد این است که انرژی غیرالکتریکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. یک رآکتور اتمی، انرژی واکنش های اتمی را مهار می کند و اکنون به گفته این محققان چینی، یک سیاهچاله ریز در تئوری می‌تواند هر دوی این کارها را انجام دهد.

اما یک مشکل در ارتباط با سیاهچاله‌های بسیار کوچک وجود دارد؛ «تابش هاکینگ». این به معنی جرم از دست رفته توسط سیاهچاله به علت تراکنش بین یک سیاهچاله با میدان‌های کوانتومی در نزدیکی آن است. هر چه سیاهچاله کوچکتر باشد، از دست دادن جرم از طریق تابش هاکینگ سریعتر خواهد بود. اگر یک سیاهچاله به اندازه کافی کوچک باشد، کل سیاهچاله ممکن است نسبتا سریع بخار شود و از بین برود.

بنا بر محاسبات این محققان، یک سیاهچاله اندازه اتم با جرم بین ۱۰ به توان ۱۵ تا ۱۰ به توان ۱۸ کیلوگرم قادر است هنگام پُرشدن با ذرات شارژ شده‌، انرژی تولید کند. این محققان محاسبه کردند که چنین سیاهچاله‌ای در حالت حداکثری قادر است ۲۵ درصد از جرم واردشده را به انرژی تبدیل کند که به معنی بهره‌وری ۲۵ درصدی است. تجاری‌ترین پنل‌های خورشیدی موجود نرخ بهره‌وری زیر ۲۳ درصد دارند.

البته این چیزی نیست که قادر باشیم واقعا آزمایش کنیم. حتی اگر اطمینان داشته باشیم که یک سیاهچاله ازلی در جایی وجود دارد نمی‌توانیم آن را بگیریم چه برسد به اینکه آن را مهار و کنترل کنیم. اما این تحلیل و محاسبات مواد جالبی برای کارهای فکری تولید کرده است.

این محققان می گویند که مدل رآکتور سیاهچاله‌ای آنها بطور خاص در محدوده جرمی پیشنهادی برای ماده تاریک قرار دارد و این احتمال جالب مطرح شده است که شاید بتوان یکی از مرموزترین اشکال ماده در کیهان را برای تامین برق یخچال‌های خانه مهار کرد.