英国Southampton大学与Glasgow大学研究团队成功在实验室环境下实证了“黑洞炸弹”现象，证实物理学家Yakov Zel'dovich于1971年提出的理论预测。研究人员利用旋转金属圆筒和电磁线圈设备，成功重现黑洞超辐射效应，测得最高17.6倍的信号放大率，并观察到系统自发产生电磁波的现象。
研究团队由Southampton大学的Hendrik Ulbricht教授领导，连同Glasgow大学的Maria Chiara Braidotti博士等研究人员进行实验。团队于3月底将研究结果提交至预印本服务器arXiv.org，目前尚未经同行评议。
黑洞炸弹理论建基于诺贝尔物理学奖得主Roger Penrose的黑洞能量提取理论。Penrose发现旋转黑洞周围存在“能层”区域，该区域内的物体可能拥有负能量。当粒子在此区域分裂为正负能量部分时，负能量部分会坠入黑洞，正能量部分则会逃脱，从而从黑洞中提取能量。
之后Zel'dovich在1971年进一步发展这一理论，物理学家William Press和Saul Teukolsky后来提出，若将旋转物体包围在反射镜中，放大的辐射会不断反射和增强，最终可能产生巨大爆炸，因此称为“黑洞炸弹”。
研究团队设计的实验设备相对简单，包括一个中央旋转的铝制圆筒，周围由3个电磁线圈环绕。线圈通电后产生旋转磁场，作用于中央圆筒并生成电磁辐射。这些线圈同时充当反射镜，将电磁波反射回圆筒。
研究人员Marion Cromb表示，实验最大困难在于系统经常重载。因为电流过高时，电路中的电阻器会超出额定电压而烧毁，破坏“反射镜”功能。团队需要在测量合理信号和避免系统重载之间取得平衡。
丹麦Niels Bohr Institute物理学家Vitor Cardoso对研究结果表示赞赏，认为这项工作证明“黑洞炸弹”确许可以在实验室中建造，为研究黑洞物理学提供坚实基础。Cardoso表示自己曾在印度Bangalore大学讲授超辐射理论时，告诉听众没有人能在实验室证实电磁超辐射效应，因此看到论文时感到非常惊讶。
虽然名为“炸弹”，但实验室版本的能量输出仅约数毫焦耳，相当于按压机械键盘按钮的能量，不具任何军事用途。研究团队计划未来进行量子版本实验，直接观察真空中电磁波的自发产生和放大现象。Ulbricht教授认为，这类真空波动实验可能在数十年后帮助科学家理解是否能从真空中产生能量，成为无穷无尽的新能源。
来源：Scientific American
