Vedci snívajú o využití mikroskopických čiernych dier na výrobu elektriny

Bez snov a predstavivosti by nebolo väčšiny objavov. Navyše, ak kvantová fyzika pripúšťa, že vedomie mení, či dokonca tvorí realitu, môžu aj bizarné nápady prispieť k jej novej kvalite. Energetické využívanie čiernych dier je ale poriadny bizár.

Predstavte si, že by sme niekde zohnali maličké čierne diery, zhruba o veľkosti atómu. Čínski vedci sa nechali trochu uniesť do ríše fantázie a v časopise Physical Review D navrhli, aby sa miniatúrne čierne diery, rádovo o veľkosti atómu,  využili na generovanie elektrickej energie. Navyše by vraj mohli fungovať ako miniatúrne jadrové reaktory.

Čierne diery podľa pôvodných teórií vznikajú vo vesmíre po kolapse umierajúcich hviezd s dostatočnou hmotnosťou (minimálne s trojnásobkom hmotnosti Slnka). Aj preto sa často používal alternatívny názov kolapsar.

Podľa fyzikálnych kozmologických teórií však možno existujú aj takzvané prvotné (z angličtiny  primordiálne) čierne diery. Tie nevznikli z kolapsu hviezd, ale zo zhlukov hmoty tesne po Veľkom tresku. Ak sa po Veľkom tresku niekde nahromadilo dostatočné množstvo hmoty, mohlo tam rovno dôjsť ku gravitačnému kolapsu a vzniku čiernej diery.

Fyzici Zhan-Feng Mai a Run-Qiu Yang z Tianjin University predložili úvahu, v ktorej navrhujú využívať primordiálne čierne diery ako nabíjateľné batérie aj ako jadrové reaktory súčasne. Tieto miniatúrne čierne diery by údajne mohli dodávať energiu na úrovni gigaelektrónvoltov (GeV).

Nabitá guľa spontánne padá do čiernej diery, keďže gravitačná sila je silnejšia ako Coulombovo odpudzovanie.

„Malým“ nedostatkom celého nápadu je, okrem iného, že dodnes s istotou nevieme, či primordálne čierne diery naozaj existujú. Fyzika s ich teoretickou existenciou síce pracuje a patria aj ku kandidátom na takzvanú  temnú hmotu, dôkaz o ich existencii však zatiaľ nemáme.

Článok v Physical Review D navrhuje fyzikálne procesy na použitie takzvanej Schwarzschildovej čiernej diery ako dobíjacej batérie a jadrového reaktora. Schwarzschildove čierne diery popisuje zjednodušujúca Schwarzschildova metrika ako statické a bez elektrického náboja. Problém s Hawkingovým žiarením malých čiernych dier, vďaka ktorému sa časom vyparia, navrhujú riešiť ich bombardovaním hmotou.

Ako dobíjateľná batéria by takáto čierna diera dokázala regulovateľným a pomalým spôsobom transformovať maximálne 25 % vstupnej hmoty na dostupnú elektrickú energiu. Autori článku uvádzajú, že skúmajú vnútorný odpor takéhoto „akumulátora“, účinnosť vybíjania, maximálny výstupný výkon, životnosť cyklu a úplne dostupnú energiu.

Čierna diera ako jadrový reaktor by realizovala jadrovú reakciu:

Dokázala by pritom premeniť 25 % hmotnosti častice alfa (α) na kinetickú energiu pozitrónov. Tento proces zosilňuje dostupnú kinetickú energiu prirodzeného rozpadu stonásobne. Keďže sa predpokladá, že niektoré malé primordiálne čierne diery majú značnú hustotu temnej hmoty, výsledok článku naznačuje, že takáto temná hmota pochádzajúca z čiernych dier môže byť použitá ako reaktor na dodávanie energie.

V Schwingerovej doméne čierna diera spontánne absorbuje častice α a vyžaruje pozitróny.

Čínski vedci si myslia, že by bolo teoreticky možné využívať čiernu dieru zhruba o veľkosti atómu, s hmotnosťou medzi 10¹⁵ až 10¹⁸ kilogramami, a kŕmiť ju nabitými časticami. Takýto systém s čiernou dierou by (teoreticky) mohol premeniť 25 percent hmoty pohltených častíc na dostupnú elektrickú energiu.

Ostáva vyriešiť zopár maličkostí – kde takéto čierne diery zohnať, ako s nimi manipulovať bez ujmy a kde by mohli byť umiestnené. Muselo by to byť len vo vesmíre, inak by kanibalizovali okolitú hmotu. Celá úvaha je len myšlienkovým experimentom, ale prináša určité nové pohľady na problematiku čiernych dier.