Il concetto teorico della bomba del buco nero prende vita in un laboratorio britannico
Per la prima volta nella storia, un gruppo di fisici dell’Università di Southampton ha realizzato un analogo di laboratorio della leggendaria “bomba del buco nero”, un’idea teorica risalente agli anni ’70, formulata per esplorare il potenziale di amplificazione energetica attorno ai buchi neri rotanti.
L’esperimento, descritto in dettaglio in un preprint pubblicato su arXiv, segna una pietra miliare nella fisica sperimentale. Sebbene la realizzazione non comporti nessun pericolo reale, la sua portata scientifica è straordinaria, perché dimostra per la prima volta un effetto previsto da teorie gravitazionali avanzate in un contesto totalmente controllabile.
Dalle teorie di Penrose e Zel’dovich alla realizzazione pratica
L’idea della bomba del buco nero affonda le sue radici nei lavori di Roger Penrose del 1971, che ipotizzò la possibilità di estrarre energia da un buco nero rotante sfruttando la sua ergosfera, cioè quella zona di spazio-tempo esterna all’orizzonte degli eventi deformata dalla rotazione del buco nero stesso. Questo fenomeno è noto come frame-dragging, un trascinamento dello spazio-tempo.
Poco dopo, lo scienziato Yakov Zel’dovich propose una versione più accessibile del fenomeno: un cilindro in rotazione all’interno di una camera di risonanza potrebbe, secondo lui, produrre un effetto simile, senza la necessità di una massa gravitazionale immensa come quella di un buco nero.
A partire da queste intuizioni, Press e Teukolsky svilupparono il concetto completo della “bomba”, suggerendo che se tale sistema venisse circondato da uno specchio, si produrrebbe un loop di feedback positivo, con un’amplificazione crescente dell’energia, fino a un’esplosione del segnale stesso.
Il cuore dell’esperimento: campi magnetici al posto della gravità
Nel nuovo studio, guidato da Marion Cromb, i ricercatori hanno costruito un apparato semplice ma geniale: un cilindro d’alluminio in rotazione, immerso in campi magnetici controllati generati da bobine disposte attorno. Il cilindro non è un buco nero, ma la sua rotazione sincronizzata o desincronizzata con il campo magnetico produce gli stessi effetti teorici previsti dai modelli gravitazionali.
Quando la velocità angolare del cilindro supera quella del campo magnetico e va nella stessa direzione, si osserva un’amplificazione del campo, proprio come previsto dai calcoli di Zel’dovich. Al contrario, se il cilindro ruota più lentamente, l’effetto è di smorzamento. Questo riscontro sperimentale conferma una dinamica centrale nel comportamento dei buchi neri rotanti.
Un passo verso la comprensione dell’estremo
Gli autori dell’articolo affermano che “gli esperimenti presentati costituiscono una realizzazione diretta dell’amplificatore assorbitore rotante descritto nel 1971 da Zel’dovich, e successivamente sviluppato come bomba del buco nero da Press e Teukolsky”.
Anche se l’applicabilità tecnologica di questi risultati è ancora lontana, la capacità di simulare in laboratorio questi meccanismi cosmici apre nuove strade per lo studio della fisica gravitazionale estrema e dell’elettrodinamica quantistica in contesti finora inaccessibili.