Novo estudo sugere que podemos usar minúsculos buracos negros como fontes de energia nuclear

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Novo estudo sugere que podemos usar minúsculos buracos
negros como fontes de energia nuclear
Impressão artística de buracos negros em um aglomerado de estrelas. (ESA/Hubble, N. Bartmann (em
inglês)
A noção de buracos negros é aquela que invoca o terror e o pavor. Eles são inescapáveis! Eles devoram
tudo! Nunca sai nada!
A precisão dessas crenças recai sobre o espectro de discutível para incorreto. E um par de físicos agora
calculou como o sangue proverbial pode ser arranjo da pedra do buraco negro. De acordo com Zhan-
Feng Mai e Run-Qiu Yang da Universidade de Tianjin, na China, minúsculos buracos negros poderiam
teoricamente ser usados como fonte de poder.
Seus cálculos descobriram que esses objetos ultradensos poderiam funcionar como baterias
recarregáveis e reatores nucleares, fornecendo energia na escala de gigaelétron-volts.
Na verdade, a energia extraída não vem de dentro do buraco negro, mas apenas fora dela: as mais
fortes concentrações de gravidade conhecidas no Universo.
Acredita-se que nosso Universo esteja cheio de buracos negros, mas nem sempre é exatamente fácil de
detectar. O que descobrimos sugere que esses objetos misteriosos variam em massa de cerca de cinco
vezes a massa do Sol a dezenas de bilhões de massas solares.
Mas há outra classe de peso de buracos negros – teoricamente, pelo menos. Estes são os buracos
negros primordiais, e podem ser espacialmente pequenos, até tamanhos subatômicos.
Onde buracos negros de massa estelar se formam a partir dos núcleos colapsados de estrelas mortas
massivas, acredita-se que os buracos negros primordiais se formaram a partir de ofegunidades no
plasma primordial que encheu o Universo após o Big Bang.
https://esahubble.org/images/heic2103c/
https://www.sciencealert.com/black-holes
https://www.sciencealert.com/black-holes
https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/e/Electron+Volt
https://www.sciencealert.com/one-of-the-biggest-black-holes-ever-detected-is-actually-bigger-than-we-thought
https://www.sciencealert.com/our-universe-might-be-a-teenage-parent-and-scientists-are-looking-for-its-babies
https://www.sciencealert.com/tiny-black-holes-could-form-inside-neutron-stars-and-devour-them-from-within
https://www.sciencealert.com/black-holes-that-formed-in-the-big-bang-could-account-for-all-the-universe-s-dark-matter
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Não sabemos se os buracos negros primordiais existem ou não, mas se o fazem, abrem muitas
possibilidades. Uma é a matéria escura, para a qual os buracos negros primordiais têm sido
considerados um candidato atraente.
Agora parece que podemos aproveitar essas covinhas hipotéticas no espaço-tempo de alguma forma.
Uma bateria converte energia não elétrica em energia elétrica. Um reator nuclear aproveita a energia
das reações nucleares para produzir energia. E um pequeno buraco negro, Mai e Yang argumentam,
poderia teoricamente fazer as duas coisas.
“Tomando o fato de que o buraco negro tem força gravitacional extremamente forte, surge uma questão
interessante: considerando pelo menos teoricamente, poderíamos usar a força gravitacional dos buracos
negros para gerar energia elétrica, ou seja, fazer uso de buracos negros como baterias?”, escrevem eles
em seu artigo.
“Neste artigo, argumentamos teoricamente que podemos usar um buraco negro de Schwarzschild como
uma bateria recarregável”.
Agora, há um problema com buracos negros muito pequenos: radiação Hawking. Esta é uma massa
perdida por um buraco negro devido à interação entre o horizonte de eventos do buraco negro e os
campos quânticos em sua vizinhança. Quanto menor o buraco negro, a massa mais rápida é perdida
através da radiação Hawking. Se um buraco negro for pequeno o suficiente, ele evaporará
completamente relativamente rápido.
Espera-se também que um pequeno buraco negro engula a matéria muito rapidamente, o que dificultaria
a extração de qualquer coisa do espaço ao seu redor.
Mai e Yang descobriram que poderiam reabastecer e recarregar um buraco negro primordial acima de
uma certa massa, de tal forma que produzisse energia elétrica. Um buraco negro do tamanho de um
átomo com uma massa entre 10 15 e 10 18 kg deve ser capaz de produzir essa energia quando
reabastecido com partículas carregadas.
No máximo, os pesquisadores calcularam que o buraco negro pode converter 25% da massa de entrada
em energia. Essa é uma taxa de eficiência de 25%. A maioria dos painéis solares comercialmente
disponíveis tem uma taxa de eficiência abaixo de 23%.
A equipe também determinou que um buraco negro poderia obter uma eficiência semelhante ao de um
reator nuclear. Suas equações mostraram que, nas proximidades de um buraco negro primordial, 25%
da massa de uma partícula alfa, produzida por decaimento radioativo, pode ser convertida em energia
cinética.
Não é realmente algo que vamos ser capazes de testar. Mesmo que soubéssemos com certeza que eles
estavam lá fora, não poderíamos simplesmente pegar um buraco negro primordial, não importa conter e
controlá-lo. Mas a análise abre algum alimento interessante para o pensamento.
Em particular, a equipe diz que seu modelo de reator de buraco negro cai apenas dentro da faixa de
massa proposta para a matéria escura – levantando a intrigante possibilidade de que poderíamos,
https://www.sciencealert.com/dark-matter
https://arxiv.org/abs/2210.10587
https://www.sciencealert.com/hawking-radiation
https://www.sciencealert.com/scientists-created-a-black-hole-in-the-lab-and-then-it-started-to-glow
https://www.marketwatch.com/guides/solar/solar-panel-efficiency/
https://www.marketwatch.com/guides/solar/solar-panel-efficiency/
https://www.arpansa.gov.au/understanding-radiation/what-is-radiation/ionising-radiation/alpha-particles
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talvez, aproveitar uma das formas mais misteriosas de matéria no Universo para alimentar nossas
geladeiras.
A pesquisa deve ser publicada na Physical Review D, e está disponível no arXiv.
https://arxiv.org/abs/2210.10587