Milion tesli w czarnej dziurze. Wkrótce także na Ziemi
Czarne dziury charakteryzują się niezwykle silnym polem magnetycznym, którego w warunkach ziemskich nie da się wytworzyć. Przynajmniej dotychczas tak uważano.
Pole magnetyczne na Ziemi
Samo pole magnetyczne naszej planety nie jest szczególnie silne. Pole geomagnetyczne ma moc 0,3-0,5gaussa. Co więcej także do zastosowań technologicznych na Ziemi nie wytwarza się szczególnie silnego pola magnetycznego. Rezonans magnetyczny (MRI) wytwarza pole o maksymalnej indukcji rzędu 1 tesli. Najsilniejsze rezonanse magnetyczne stosowane w badaniach naukowych osiągają indukcję dziesięciokrotnie wyższą. W ramach przeprowadzonego w 2018 r. eksperymentu laboratoryjnego udało się wytworzyć za pomocą laserów pole o indukcji rzędu 1200 tesli. To aktualny rekord.
Po co komu silne pole magnetyczne
Wystarczy powiedzieć, że fizycy z pewnością chcieliby posiadać pole magnetyczne, które pozwoliłoby im utrzymać plazmę w reaktorach fuzji jądrowej, które mogłyby w przyszłości stanowić wartościowe źródło energii. Fizycy teoretycy z kolei mogliby wiedzę o ultra-silnych polach magnetycznych wykorzystać do poszukiwania ciemnej materii.
Na Ziemi jak w czarnej dziurze
Symulacje przeprowadzone przez Masakatsu Murakami z Uniwersytetu w Osace wskazują, że teoretycznie i, co ważne, przy wykorzystaniu już istniejących technologii, możliwe jest wytworzenie pola magnetyczne o indukcji 1 miliona testli, czyli tysiąc razy silniejszego od najsilniejszego wytworzonego dotychczas.
Symulacje przeprowadzone przez zespół Murakamiego wskazują, że ultra-sile wiązki laserowe skierowane w puste nanorurki o średnicy kilku mikronów mogą wzbudzać elektrony w ściankach nanorurki i wybijać je do wnętrza pustej rurki, powodując jej implozję. Oddziaływanie tych wybitych elektronów z próżnią podczas implozji powodują przepływ prądu elektrycznego, co z kolei wiąże się z powstaniem pola magnetycznego. Jeżeli wcześniej istnieje już jakieś pole magnetyczne, to przepływ prądu może je wzmocnić nawet tysiąckrotnie.
Analizy przeprowadzone przez zespół Murakamiego wskazują, że wykorzystując najnowocześniejsze i powstające właśnie lasery o mocy od 10 do 100 petawatów, badacze byliby w stanie wytworzyć pole magnetyczne zbliżone do pola magnetycznego czarnej dziury. Owszem, takie pole istniałoby przez bardzo krótki czas rzędu kilku nanosekund, ale do zastosowań badawczych jest to wystarczająco długi czas.
Na wytworzenie pola magnetycznego czarnej dziury na Ziemi będziemy musieli jeszcze trochę poczekać. Najnowsze lasery europejskie o mocy 10 petawatów są właśnie uruchamiane, a dziesięciokrotnie silniejsze od nich chińskie lasery w Station of Extreme Light dopiero powstaną.
