Физики говорят, что идеальная батарея может использовать силу черных дыр

Стремление производить больше энергии из меньшего количества материала, избегая при этом сжигания большего количества ископаемого топлива, чем может выдержать наша планета, порождает некоторые, скажем так, творческие идеи.

Рекорды ядерного синтеза бьются, даже если только с минимальным отрывом и секундами за раз. Между тем, солнечные панели, как и ожидалось, становятся все более эффективными, и их установка – на автостоянках и зеленых крышах – также становится более стратегической, помогая получать все большую и большую выгоду.

Но как хранить эту энергию и отказываться от нее Спрос в электросети остается огромной проблемой, даже несмотря на то, что мощности по хранению аккумуляторов и производственные мощности имеют тенденцию к росту, что приводит к резкому падению цен.

Ученые-теоретики обладают особенной изобретательностью, когда дело доходит до прогнозирования того, как эти тенденции могут сыграть свою роль. куда инновации могут привести нас через годы в будущее.

В последнее время два физика размышляют над окончательными теоретическими пределами плотности энергии батареи, основанными на общей теории относительности Эйнштейна.

Начав со строгой интерпретации уравнений, описывающих идеально круглые массы, которые не вращаются, пара описывает поведение идеальных моделей микроскопических черных дыр, образующихся в тесном пространстве, наполненном энергией. Благодаря тому, как взаимодействуют эти крошечные монстры, вся система может действовать как ядерный реактор, высвобождая энергию, запасенную в связях частиц, для генерации огромного количества чистой энергии.

Эти черные дыры необходимо будет заряженные и крошечные, всего по одной планковской массе каждая, так что, когда они объединяются в ячейки, заполненные одинаково заряженными черными дырами, их электромагнитное отталкивание компенсирует силу гравитации, создавая стабильное хранилище энергии, которое не поглощает само себя. Более массивные черные дыры также имеют меньшую плотность энергии, чем крошечные.

Теоретически, противоположно заряженные микрочерные дыры могут затем сближаться одна за другой, что приведет к их слиянию в одну черную дыру, которая ‘ очень быстро испаряется в чистую энергию. Извлеченная энергия будет исходить не изнутри черной дыры, а снаружи: там, где концентрируется гравитация.

Это ошеломляющее предположение не выходит за рамки возможного. Считается, что крошечные первичные черные дыры существуют, но они никогда не были обнаружены – возможно, потому, что они излучили большую часть своей энергии после формирования в первичной плазме, которая заполнила Вселенную после Большого взрыва.

Но Перспектива появления «микробатарей с черными дырами», скорее всего, останется чисто гипотетической, говорящей больше о том, как далеко должны зайти тенденции в аккумуляторных технологиях, чем о том, к чему мы на самом деле окажемся.

«Сегодняшние батареи крайне неэффективны. по сравнению с их конечным потенциалом, и мы, вероятно, находимся только в самом начале аккумуляторной революции», — Эспен Хауг, физик-теоретик и финансовый аналитик из Норвежского университета естественных наук, и Джанфранко Спавиери, физик из Андского университета. Венесуэла, пишут в своей опубликованной статье.

В настоящее время самые эффективные литиевые батареи содержат около 954 000 джоулей энергии на килограмм (2,2 фунта) массы, что примерно в 22 раза превышает энергию, получаемую при сжигании одного килограмма нефть.

Хауг и Спавиери подсчитали, что микробатарея черной дыры весом всего в один килограмм может обеспечить «достаточно энергии для семьи на несколько поколений» — примерно в 470 миллионов раз больше энергии, чем самая эффективная 200-килограммовая литиевая батарея. это существует в настоящее время.

«Хотя достижение такого уровня технологического прогресса, конечно, не является неизбежным, вполне возможно, что развитие аккумуляторных технологий может следовать по траектории, аналогичной траектории компьютерных технологий», — пишут Хауг и Спавиери.

Эта пара не первая команда, предлагающая такую ​​дикую идею, которая просто показывает серьезность (каламбур) энергетического перехода, с которым мы сталкиваемся, — обеспечить мир энергией, не сжигая ископаемое топливо, которое готовится. планета.

В предыдущей работе рассматривались такие же маленькие черные дыры Шварцшильда, но Хауг и Спавиери полагают, что заряженные черные дыры, описываемые метрикой Рейсснера-Нордстрема, в восемь раз более плотные по энергии.

Конечно, существуют ли такие крошечные невращающиеся черные дыры или даже могут ли они быть созданы в практических условиях, это вопрос будущего воображения.

«Если мы будем использовать стратегически расположенные нейтронные звезды в качестве магнитов, это все равно потребуется ускоритель [частиц] размером с Солнечную систему», — отмечают Хауг и Спавиери. «Это решение кажется совершенно нереалистичным, но никогда не говори никогда».

Исследование опубликовано в журнале High Energy Density Physics.