¿Es posible usar un mini agujero negro como generador de energía al alimentarlo continuamente y usar la radiación de Hawking como energía de salida?

Hay algunos problemas prácticos (además del hecho de que no tenemos un agujero negro de ningún tipo) … el poder de la radiación Hawking de un agujero negro depende solo de la masa del agujero negro. No puedes elegir.

Los agujeros negros con baja masa irradian energía muy rápidamente, y probablemente no sean más adecuados como fuente de energía que una bomba.

Entonces, supongamos que queremos un agujero negro que produzca la misma energía que la planta de generación de energía más alta en la actualidad (al momento de escribir la Presa de las Tres Gargantas en China, a 22 500 megavatios).

[matemática] P = \ frac {\ hbar c ^ 6} {15360 \ pi G ^ 2 m ^ 2} = \ frac {3.568 \ veces 10 ^ {32} W kg ^ 2} {m ^ 2} [/ matemática ]

Entonces, necesitamos un agujero negro con una masa de [matemática] 1.26 \ veces 10 ^ {11} [/ matemática] kg … bastante cerca de la masa de un agujero negro con un tiempo esperado de descomposición de la edad del universo. Esta no es una cantidad loca de masa (de acuerdo con la lista de magnitudes de Wikipedia, esto es aproximadamente 1/4 de la masa de la población humana total). O más amablemente sobre la masa de un bloque de piedra de 5 km x 5 km, o aproximadamente 3 veces la masa del agua que puede contener la presa de las Tres Gargantas. Por lo tanto, podría construir una planta de energía de este tipo, si pudiera encontrar o hacer un agujero negro. Nuevamente, no tenemos ninguna esperanza actual de eso.

La buena noticia es que con esta potencia de salida realmente no tiene que alimentar el agujero negro, durará mucho tiempo porque su potencia de salida es comparativamente pequeña.

¿Qué pasa con algo más portátil? ¿Supongamos que queremos algo que podamos poner en un vehículo o mochila (o usar para alimentar nuestro desintegrador)? Bueno, para una nave espacial querremos más potencia y, por lo tanto, un agujero negro más pequeño (eso es conveniente). Pero, ¿qué tan pequeño / grande es razonable? Bueno, digamos que queremos poder acelerar a un g continuamente. Entonces, ¿qué potencia podría acelerar un barco basado en un agujero negro a 1 g ?

Supongamos que la masa es casi completamente un agujero negro, es decir, la masa de la nave espacial es la masa del agujero negro. Supongamos que estamos usando la luz en sí misma como nuestro propulsor (una unidad de fotones). Para tal situación F = P / c, entonces
[matemática] a = g = \ frac {P} {mc} = \ frac {1.190 \ veces 10 ^ {24} kg ^ 3 m / s ^ 2} {m ^ 3} [/ matemática]

m = 495 000 000 kg = 495 000 toneladas (¡muy cerca de la masa del Titanic!)

Nuevamente, esto no es una locura, por lo que uno podría imaginar una nave así (suponiendo nuevamente que uno podría hacer agujeros negros, lo que nuevamente no podemos). Eso sí, tendrás que usar constantemente esa cantidad de energía, lo que puede ser un poco desafiante … pero estoy seguro de que puedes pensar en algo que tenga que ver con la salida cuando quieras parar. O tal vez nunca lo hagas …

Deberá proporcionar aproximadamente 58 kg por hora de masa al agujero negro por cierto. Estoy seguro de que puedes pensar en algo con ese orden de magnitud de masa.

OK … ¿qué hay de ese blaster? ¿Qué tan pesado puede ser razonablemente? Bueno, pongamos la fuente de alimentación en una mochila de estilo cazafantasmas y digamos que podemos manejar una masa de 20 kg fácilmente (un paquete de 20 kg me ralentiza, pero puedo manejarlo, y nuestros tipos de venta de bláster están hechos de cosas más finas que I!) Con un agujero negro de 20 kg (más peso extra para contención, etc.) tenemos una potencia de salida de aproximadamente [matemáticas] 8.92 \ veces 10 ^ {29} W [/ matemáticas]

El SOL produce aproximadamente [matemáticas] 3.8 \ veces 10 ^ {26} [/ matemáticas] W de potencia … ¡así que esto es más de 2000 la potencia de salida de una estrella! Nuestro cadete espacial, y el planeta en el que se encuentran, y el sistema solar en el que se encuentran, están expandiendo rápidamente el plasma. ¡Esta no es una fuente de energía para uso personal!

Ahora, hay otras formas de obtener energía de un agujero negro. Kip Thorne analiza formas de usar un agujero negro giratorio como generador en su libro Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy, (Amazon US: Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy (Commonwealth Fund Book Program): Kip S. Thorne , Stephen Hawking: 8601420110649: Amazon.com: Libros) que recomiendo altamente como un libro entretenido y sólido que mira los agujeros negros.

TL / DR: Sorprendentemente, hay formas en que podría imaginarse utilizando un método de este tipo para extraer energía para una gran central eléctrica o una nave espacial. Si uno pudiera obtener o hacer un agujero negro, que literalmente no tenemos idea de cómo hacerlo. Pero como la potencia de salida aumenta a medida que disminuye la masa, esto no se puede usar para cosas más pequeñas.

Concepto interesante Sin embargo, ¿por qué no utilizar el tirón de la masa de alimentación como fuente de energía? Proporcionaría más energía y eliminaría la necesidad de encontrar pruebas experimentales de la radiación de Hawking o encontrar una manera de aprovecharla.

En esencia, ambos funcionarían, pero por supuesto no serían una fuente de energía renovable, práctica o rentable.

Sin embargo, el poder de la radiación de Hawking disminuye a medida que agrega masa, por lo que sería mejor aprovechar la radiación ya presente sin la molestia de arrastrar rocas espaciales.

El poder irradiado tiende a ser muy pequeño de todos modos … así que también eres mejor con casi cualquier otro tipo de energía.

Por ejemplo, cuando una masa se desgarra por las fuerzas de las mareas, irradia mucha, mucha energía … podrías cosechar eso. Luego está el flujo de energía del disco de acreción que está allí sin tener que hacer nada para que esto suceda.

Después de eso solo tienes el problema del transporte de energía …

No No actualmente. La ciencia aún no está allí.

En la gravedad tridimensional familiar, la energía mínima de un agujero negro microscópico es 10 ^ 19 GeV, que debería condensarse en una región del orden de la longitud de Planck. Esto está más allá de los límites de cualquier tecnología actual. Se estima que para colisionar dos partículas dentro de una distancia de una longitud de Planck con las fuerzas de campo magnético actualmente alcanzables, se requeriría un acelerador de anillo de aproximadamente 1000 años luz de diámetro para mantener las partículas en el camino. Stephen Hawking también dijo en el capítulo 6 de su Breve historia del tiempo que el físico John Archibald Wheeleronce calculó que una bomba de hidrógeno muy poderosa que usa todo el deuterio en toda el agua de la Tierra también podría generar un agujero negro, pero Hawking no proporciona este cálculo. o cualquier referencia a ella para apoyar esta afirmación.

Sin embargo, en algunos escenarios que involucran dimensiones adicionales de espacio, la masa de Planck puede ser tan baja como el rango de TeV. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) tiene una energía de diseño de 14 TeV para colisiones protón-protón y 1150 TeV para colisiones Pb-Pb. En 2001 se argumentó que, en estas circunstancias, la producción de agujeros negros podría ser un efecto importante y observable en el LHC o en futuros colisionadores de mayor energía. Tales agujeros negros cuánticos deberían descomponerse emitiendo aerosoles de partículas que podrían ser vistas por los detectores en estas instalaciones.

Un artículo de Choptuik y Pretorius, publicado el 17 de marzo de 2010 en Physical Review Letters , presentó una prueba generada por computadora de que deben formarse microagujeros negros a partir de dos partículas en colisión con suficiente energía, que podrían permitirse en las energías del LHC si es adicional las dimensiones están presentes además de las cuatro habituales (tres espaciales, una temporal).

Micro agujero negro – Wikipedia

Sí, perfectamente factible. Hay algunos detalles menores de ingeniería para clasificar, pero nada que una civilización avanzada pueda encontrar un problema.

Sí, pero puede ser más fácil alimentar masa en un disco de acreción y usar su radiación. De esa manera, no tiene que esperar sexagintillones de años hasta que el agujero negro se evapore lo suficiente como para que la radiación de Hawking se vuelva lo suficientemente poderosa como para ser útil.

Teóricamente sí, prácticamente … eh
Imagine un agujero negro de 1 tonelada, tendría un radio de <1.4 * 10 ^ -24 m, este es más pequeño, MÁS PEQUEÑO, luego un átomo de helio (62 * 10 ^ -12). Esto significa que el mecanismo de agregar masa a este sistema tendría que disparar los átomos de masa a velocidades que permitirían que el átomo se convirtiera en un agujero negro en el impacto (en el mejor de los casos, la producción de energía sería ligeramente menor que la entrada, ya que el negro el agujero es demasiado pequeño para 'chupar' la materia) y tendrías que ser muy rápido, ya que la vida útil esperada de este agujero negro es de aproximadamente un nanosegundo.

Para que esto sea interesante, necesitaríamos que la masa del agujero negro sea lo suficientemente grande como para “chupar” el asunto. Si entiendo la física de esto correctamente, al menos necesitaría tener un radio de Schwarzschild mayor que el átomo de helio mencionado anteriormente. (Pero prácticamente mucho más grande) Para lograr eso, la masa del agujero negro necesitaría ser 4.5 * 10 ^ 16 kg (masa estimada de toda la creación humana, incluidas las pirámides, la Presa Hoover, todos los automóviles …)

Muy bien, ahora tenemos un agujero negro que puede absorber átomos de helio, sin ninguna energía adicional. Su temperatura es de 2.5MK y se parece a una enana roja.

¿Y cuánto helio necesitamos agregar para mantenerlo así? Solo alrededor de 50 pg (pico gramos 5 * 10 ^ -13 kg) de helio por año, ya que la esperanza de vida de este agujero negro es de 9 * 10 ^ 28 AÑOS (recuerde que se espera que la edad de nuestro universo esté en algún lugar en 10 ^ 9 años)

Así que ahí lo tienes, el agujero negro como fuente de energía es poco práctico. Y ni siquiera hemos llegado a la conversión de energía.

Es curioso cómo cuando investigas estos principios, cada vez más, la respuesta se vuelve aún más complicada.

También podría usar un mini agujero negro para alimentar otras cosas.

como convertir la energía cinética del disco de acreción.

o tomando la energía misma de los chorros que han sido disparados.

Aunque, la radiación de Hawking es básicamente una molécula dividida, por lo que tendrías que construir algo para tomar la energía de cuando la molécula se dividió, pero no puedes obtener la energía de un átomo st. Estaría aprovechando la fisión nuclear.

Sí, es posible cosechar energía de un agujero negro haciendo una esfera dyson. Como agujero negro emiten radiación según la radiación de Hawking.

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