Представленные парой китайских ученых расчеты показывают, что гипотетические крошечные черные дыры могут стать источником энергии. Исследователи доказали возможность создания гравитационных накопителей энергии с КПД до 25 %. Более того, даже отсутствие таких черных дыр не будет проблемой. Вместо них в «аккумуляторы» можно будет поместить темную материю, и она будет работать как надо.
Опосредованно наблюдаемые нами черные дыры обладают массой как в несколько солнечных масс, так и сверхмассивные. Проблемы есть с обнаружением черных дыр промежуточной массы и сверхмалых, к которым относятся так называемые гипотетические первичные черные дыры. Но если такие черные дыры размером с один атом где-то есть во Вселенной, то их можно использовать как аккумулятор или генератор для хранения и получения электрической энергии, о чем в новой работе рассказали Чжан-Фенг Май (Zhan-Feng Mai) и Рун-Цю Ян (Run-Qiu Yang) из Тяньцзиньского университета (Китай).
Ученые теоретически доказали, что черная дыра размерами с один атом и массой от 1015 до 1018 кг будет способна вырабатывать энергию порядка гигаэлектронвольт. Энергию можно будет получать за счет преобразования гравитационных воздействий со стороны черной дыры в электричество с КПД не менее 25 %.
«Принимая во внимание тот факт, что черная дыра обладает чрезвычайно сильной гравитационной силой, возникает интересный вопрос: если рассмотреть, хотя бы теоретически, можем ли мы использовать гравитационную силу черных дыр для выработки электрической энергии, т.е. использовать черные дыры в качестве батарей? — пишут они в своей статье. — В данной работе мы теоретически доказываем, что мы можем использовать черную дыру Шварцшильда в качестве аккумулятора».
Главным в этих расчетах стало доказательство возможности подпитки черной дыры заряженными частицами, ведь чем меньше черная дыра, тем быстрее она испаряется за счет излучения Хокинга. Исследователи математически доказали осуществимость такой идеи, хотя до ее практической реализации дело если и дойдет, то в необозримом будущем. Подпитывать такой аккумулятор можно будет, поместив его в ядерный реактор. Расчеты показывают, что первичная черная дыра будет поглощать до 25 % альфа-частиц, получаемых при распаде радиоактивного топлива. Иначе говоря, ядерная энергия с приличным КПД будет превращаться в кинетическую.
Другим важным аспектом исследования стало определение диапазона масс, для которых такой аккумулятор имел бы практическую ценность. Оказалось, что в этот диапазон попадает темная материя. Она также могла бы работать в предложенной схеме «аккумулятора» с похожим результатом и тоже стала бы источником энергии, о чем исследователи рассказали в статье, которая предложена для публикации в журнале Physical Review D, а пока выложена на сайте arXiv.
