中国の天津大学の物理学者Zhan-Feng Mai氏とRun-Qiu Yang氏は、ブラックホールをエネルギー源として利用するという画期的なコンセプトを提案した。このアイデアは、物体を破壊力として捉える従来の見方に疑問を投げかけ、代わりに物体をエネルギーとして利用できることを示唆しています。彼らの焦点は、初期宇宙の高密度領域から生じたと考えられる理論上の存在である原始ブラック ホールにあります。
原始ブラックホールからのエネルギー
原始体は、よく知られている恒星のブラックホールとは異なります。後者は崩壊した星から発生した可能性が高いが、原始ブラックホールは初期宇宙の高密度プラズマの変動から発生したと考えられている。これらの天体は暗黒物質の候補であるだけでなく、現在判明しているように、エネルギー生産において潜在的に重要な役割を果たす可能性もあります。
マイとヤンの研究は、電池や原子炉と同様に、原始ブラックホールの巨大な重力を利用して電気エネルギーを生成することを中心に展開されています。この概念は、これらの宇宙実体の固有の特性を利用してエネルギーを生成する新しいアプローチを開きます。
障害物 ホーキング放射線
小さなブラックホールからのエネルギーを利用する際の主な障害は、ホーキング放射です。この効果により、ブラックホールの質量が減少し、特に小型のブラックホールは蒸発する可能性があります。しかし物理学者らは、原始ブラックホールを荷電粒子で満たすことで安定化し、エネルギーの生成に利用できるのではないかと考えている。
ホーキング放射の概念は、量子力学的効果によりブラック ホールが質量とエネルギーを失うプロセスを説明します。これは事象の地平線と呼ばれるブラックホールの境界で起こります。ここでは粒子と反粒子のペアが自然発生的に発生する可能性があります。そのうちの1人はブラックホールに落ち、もう1人は脱出します。
逃げた粒子はブラック ホールから放射される放射線として見えますが、粒子がブラック ホールに落ちると質量が減少します。このプロセスは、物体が非常に長期間にわたってエネルギーを放射し、最終的には蒸発する可能性があることを意味します。英国の物理学者スティーブン・ホーキング博士が 1975 年に場の量子論と一般相対性理論の概念に基づいて導き出したものですが、放射線の存在はまだ検証されていません。
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革命的だが純粋に理論的
Mai と Yang の提案の興味深い点は、このエネルギー変換の効率です。研究者らは、これらのブラック ホール システムは入力質量の約 25 パーセントをエネルギーに変換できると推定しています。これは、ほとんどの最新のソーラーパネルの効率を超えるでしょう。この高い効率率は、現在の再生可能エネルギー技術と比較して、これらの理論上のエネルギー システムに有望な可能性があることを示唆しています。
ブラックホールをエネルギー源として使用するという概念は革新的ではありますが、ほとんど理論的な部分にとどまっています。原始ブラックホールの位置を特定し、捕獲し、活用するという現実的な課題は計り知れません。さらに、ブラックホールの存在を確認し、エネルギーとして利用する技術の開発も大きな障害となっている。それにもかかわらず、この研究は将来のエネルギー源の刺激的な可能性を切り開き、宇宙の最も神秘的な現象についての理解を深めます。
出典: 「ブラックホールを充電式電池および原子炉として利用する」 (arXiv、2023)