لقد حول الفيزيائيون للتو نظرية طاقة الثقب الأسود إلى واقع

لقد أعاد العلماء إنشاء مشهور الثقب الأسود ظاهرة في المختبر باستخدام الدوران الاصطناعي، مما يجعل نظرية عمرها 50 عامًا أقرب إلى تكنولوجيا العالم الحقيقي.

منذ أكثر من 50 عامًا، اقترح الفيزيائي السير روجر بنروز طريقة رائعة يمكن من خلالها أخذ الطاقة من ثقب أسود يدور بسرعة. في السيناريو النظري الخاص به، سيدخل الجسيم إلى الغلاف الجوي للثقب الأسود، وهي المنطقة التي يسحب فيها دوران الثقب الأسود نسيج الفضاء المحيط به. يمكن بعد ذلك أن ينقسم الجسيم إلى قطعتين. سيغرق أحدهما في الثقب الأسود، بينما سيهرب الآخر بطاقة أكبر من تلك التي يحملها الجسيم الأصلي.

قام الفيزيائي ياكوف زيلدوفيتش فيما بعد بتوسيع هذه الفكرة العامة لتشمل الموجات. وتوقع أنه عندما تتفاعل الموجة مع جسم يدور بسرعة كافية، يمكن للموجة أن تسحب الطاقة من هذا الدوران وتخرج أقوى من ذي قبل.

محاكاة الدوران الشديد بدون أجزاء متحركة

لقد أظهر الباحثون في مركز أبحاث العلوم المتقدمة في مركز الدراسات العليا بجامعة مدينة نيويورك (CUNY ASRC) طريقة جديدة لإنتاج هذا النوع من تضخيم الموجات. ونشرت نتائجهم في طبيعة.

وبدلاً من تدوير جسم ما بسرعة قصوى، طور الباحثون جهاز تردد راديوي تتغير خصائصه عبر المكان والزمان بطريقة تحاكي الدوران. ينتج هذا النظام الهندسي دورانًا اصطناعيًا فائق السرعة، مما يسمح للعلماء بمحاكاة سرعات دوران تتجاوز بكثير حدود الآلات الميكانيكية.

يساعد هذا النهج في التغلب على عقبة رئيسية منعت الباحثين لفترة طويلة من التحقيق التجريبي في سلوك الموجات التي تتفاعل مع دوران سريع للغاية.

قال الباحث الرئيسي أندريا ألو، الأستاذ المتميز وأستاذ الفيزياء في مركز الدراسات العليا في جامعة مدينة نيويورك والمدير المؤسس لمبادرة الضوئيات في جامعة مدينة نيويورك: “يسهل نهجنا طريقة جديدة للتفاعل بين الموجة والمادة، حيث تستخرج الموجات ذات الخصائص الدورانية المختارة الطاقة من الدوران الاصطناعي المصمم هندسيًا، مما ينتج شكلاً من أشكال التضخيم الانتقائي عريض النطاق”.

“هذه التجربة الناجحة تنقل الأفكار حول ديناميكيات الدوران القصوى من النظرية إلى التطبيق وتخلق منصة تجريبية متعددة الاستخدامات لاستكشاف مجموعة واسعة من الظواهر عند تقاطع الفيزياء الفلكية، وفيزياء الموجات، وعلم الكم”، قالت المؤلفة الرئيسية حديسة نصاري، باحثة ما بعد الدكتوراه في مبادرة الضوئيات التابعة لـ CUNY ASRC. “إن هذا العمل له آثار على التقدم في العلوم الأساسية والاتصالات والبصريات والضوئيات.”

جعل الجهاز الثابت يبدو وكأنه يدور

وركز الباحثون على سؤال مركزي. هل يمكن للموجات الكهرومغناطيسية المرسلة إلى جهاز ثابت أن تتصرف كما لو كانت تتفاعل مع شيء يدور بسرعة فائقة؟ والأهم من ذلك، هل يمكن لتلك الموجات استخلاص الطاقة من تلك الحركة الاصطناعية؟

ولاختبار هذا المفهوم، قام الفريق ببناء شبكة على شكل حلقة من الرنانات الإلكترونية. تم تغيير خصائص الرنانات بسرعة في تسلسل زمني محدد، مما أدى إلى إنشاء نمط ينتقل حول الحلقة.

لا يوجد شيء في الجهاز يدور فعليًا. ومع ذلك، فإن نمط السفر تسبب في ظهور الموجات الكهرومغناطيسية للنظام كما لو كان يدور بسرعة هائلة.

قال هادي موسى، المؤلف الرئيسي المشارك، وهو طالب دكتوراه سابق في مبادرة الضوئيات بجامعة مدينة نيويورك: “استخرجت الموجات ذات الخصائص الدورانية المناسبة الطاقة من النظام وأصبحت مضخمة، مما أدى إلى إعادة إنتاج الفيزياء الأساسية لعملية بنروز-زيلدوفيتش”. “نهجنا يعتمد على الهندسة المواد الفوقية والتي تم تصميمها للتحكم في كيفية انتشار الموجات.

المواد الخارقة هي هياكل مصممة خصيصًا يمكنها توجيه الموجات والتعامل معها بطرق لا تستطيع المواد العادية القيام بها. في هذه التجربة، سمحوا للباحثين بإعادة إنتاج السلوك الأساسي الذي تنبأ به بنروز وزيلدوفيتش دون الحاجة إلى ثقب أسود فعلي أو جسم يدور ميكانيكيًا.

مختبر جديد للفيزياء المتطرفة

يمكن للدوران الاصطناعي تقليد الحركة الظاهرة بشكل أسرع من سرعة الضوء دون الحاجة إلى انتقال المادة أو المعلومات فعليًا بهذه السرعة. وهذا يمنح العلماء طريقة محكمة لاستكشاف الأنظمة المتطرفة التي قد يكون من الصعب أو المستحيل إعادة إنتاجها في المختبر.

يخلق هذا الإنجاز منصة تجريبية جديدة لدراسة الظواهر المرتبطة بالفيزياء الفلكية، وسلوك الموجات، وعلم الكم. ويمكن أن يؤدي أيضًا إلى تطبيقات محتملة في الاتصالات اللاسلكية، والبصريات الكلاسيكية، والبصريات الكمومية.

ستحتاج الأبحاث المستقبلية إلى تحديد كيفية دمج النتائج في التقنيات العملية. يمكن أيضًا توسيع نفس المبادئ لتشمل الأنظمة الضوئية والكمية، مما قد يؤدي إلى إنشاء طرق جديدة للتحكم في الضوء ومعالجة المعلومات ودراسة الظواهر الموجية المستوحاة من بعض البيئات الأكثر تطرفًا في الكون.

المرجع: “رصد الإشعاع الدوراني الفائق للسديم” بقلم حديثة نصاري، هادي موسى، يوشياكي كاساهارا، أرنو ثيلينز وأندريا آلو، 8 يوليو 2026، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-026-10725-ذ

تم دعم البحث من قبل وزارة الدفاع الأمريكية، ومؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية، ومؤسسة سيمونز.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.