ブラックホールを原子力発電所として利用できる可能性
  巨大な重力の塊であるブラックホールは周囲にあるものを手当たり次第に食い尽くす。そこに飲み込まれれば、もはや光すら脱出できない。

 だが少なくとも理論上は、ブラックホールから電力を絞り出すことができるという。

 中国、天津大学の物理学者らは、ほとんど不可能に思えることをいかにして実現するのか計算し、小さな「原始ブラックホール」を充電式バッテリーや原子力発電所として利用できるという想像を絶する答えにたどり着いた。

 その計算によれば、ブラックホール発電は一般的なソーラーパネルより高効率で、ギガ電子ボルト規模の電力を供給できる可能性があるという。

ビッグバン直後に誕生した小さなブラックホール

 宇宙のそこかしこにブラックホールは存在すると考えられているが、それらの質量はさまざま。太陽のおよそ5倍と恒星のようなサイズもあれば、太陽の327億倍と怪物のようなものもある、意外にバラエティ豊かな天体だ。

 じつは理論的には、もっと小さなブラックホールもあると想定されている。

 それが「原始ブラックホール」と呼ばれるもので、空間的には素粒子サイズにまで小さくなれる可能性がある。

 太陽の10倍以下の質量をもつ「恒星質量ブラックホール(恒星ブラックホール)」は、大きな星が燃料を使い果たし崩壊することで誕生する。

 一方、原始ブラックホールは、ビッグバン直後に宇宙を満たしていた高密度の原始プラズマから誕生すると考えられている。

 あくまで仮説上の存在であり、それが本当に存在するのかはわからない。だが、もしもあるとすれば、さまざまな可能性が広がる。

 例えば、原始ブラックホールは宇宙で最も謎めいた物質の1つ「暗黒物質(ダークマター)」の有力な候補なのだ。
1
星団内のブラック ホールイメージ図 / image credit:SA/Hubble, N. Bartmann

ブラックホールで発電できる!?

 中国、天津大学の物理学者、マイ・ジャンフェン氏とヤン・ルンチウ氏らは、また別の可能性を追求している。この原子ブラックホールを核エネルギー源として、バッテリーや原子力発電所にしてしまおうというのだ。

 電池は非電気エネルギーを電気エネルギーに変換する。原子炉は、核反応の力を利用して電気エネルギーを作り出す。両氏によれば、原始ブラックホールは、理論上、そのどちらもイケるのだという。

 ただし実際にはブラックホール内部からエネルギーを取り出すのではなく、その外側、つまり宇宙で最も強い重力が集中している場所から供給される。

 『Physical Review D』に掲載される予定の論文(現在、査読前論文は『arXiv』(最終改正日 2023年10月17日)で閲覧可能)では、次のように説明されている。
ブラックホールがきわめて強い重力を持つ事実を考えると、興味深い疑問が生じる。少なくとも理論上、ブラックホールの重力を利用して電気エネルギーを生成する、つまりブラックホールを電池として利用することはできないだろうか?
 それを考える上で1つ問題になるのが、「ホーキング放射」という現象だ。ホーキング放射とは、事象の地平線とその周囲にある量子場が相互作用することで、ブラックホールが質量を失うことだ。

 原始ブラックホールのように、サイズが小さい場合、質量の消失はそれだけ速くなるので、その分完全に蒸発するのも速くなる。

 また、小さなブラックホールは物質をあっという間に飲み込んでしまうと予測されている。そのため、その周囲の空間から必要なものを取り出すことが難しくなる。

 だがマイ氏とヤン氏は、一定範囲の質量を持つ原始ブラックホールならば、燃料を補給して充電してやることで、電気エネルギーを発生させられることを突き止めた。

 その質量とは、10^15〜10^18kg。その重さのブラックホールは原子ほども小さいが、荷電粒子を補給することで、電気を生み出せると考えられるという。

 与えられた質量から発電する効率は最大25%。市販されているほとんどのソーラーパネルの効率が23%以下であることを考えれば、かなり効率がいい。

 さらに、原始ブラックホールを原子炉のように利用することもできる。

 研究チームの計算によれば、その周辺では放射性崩壊によって生成されるアルファ粒子の質量の25パーセントが、運動エネルギーに変換されると考えられるからだ。
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photo by iStock

暗黒物質の正体は原始ブラックホール?

 これらはあくまで理論上のことで、実際に検証することもできない。仮に原始ブラックホールが存在したとしても、それを手に入れることはできないし、制御だってできない。

 だが、この分析はいくつか興味深いことを示唆しているという。

 例えば、今回のブラックホール反応炉モデルは、暗黒物質の質量として予測される範囲にぴったり収まっている。

 それが意味するのは、もしかしたら宇宙で最も謎めいた物質を利用して発電できるということかもしれない。

References: Using black holes as rechargeable batteries and nuclear reactors / Wild New Study Suggests We Could Use Tiny Black Holes as Sources of Nuclear Power / written by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2023年11月30日 20:22
  • ID:4R3qWsGE0 #

思考実験楽しいよね
実際はブラックホールに近づくこともできないぶん、夢が広がる

2

2. 匿名処理班

  • 2023年11月30日 20:24
  • ID:LG0L.m1j0 #

ブラックホール電池?

3

3. 匿名処理班

  • 2023年11月30日 20:47
  • ID:.vMNXWWL0 #

人類が10万年とか存続できたらそういう技術も出てくるのかな……

4

4. 匿名処理班

  • 2023年11月30日 21:43
  • ID:MeO5eCLx0 #

これはSF小説とかでよく見られるものですね
でもやらん方がいいぞ滅茶苦茶危険なはず
まあ実用化するにしても200〜300年はかかるんじゃね

5

5. 匿名処理班

  • 2023年11月30日 21:45
  • ID:KpN5Nq9M0 #

縮退炉!?ってどうやって保持するのよ

6

6.

  • 2023年11月30日 22:21
  • ID:VJxgNqC90 #
7

7. 匿名処理班

  • 2023年11月30日 22:36
  • ID:CG18thPU0 #

ちょっと実現性は色々と難しそうだけど、いずれにせよ今の技術の延長線がそう遠くない未来で頭打ちなのは目に見えてるから、突拍子もない案をどんどん出していくのはいいと思う。

8

8. 匿名処理班

  • 2023年11月30日 23:20
  • ID:YxUP0Ic90 #

そういや、ロミュランのエンジンがブラックホールって設定だったな。
どういう理屈なんだか知らんが、乗りたくはないな。

9

9. 匿名処理班

  • 2023年11月30日 23:21
  • ID:AKyG.6CY0 #

中○さんまた変な研究は止めといて下さい
どうせ上手く維持出来ずに
今度は地球滅亡にでもなったらどうすんの?
どうせ他所の国のせいにしてしまうだろうが

10

10. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 04:10
  • ID:gZ5990yc0 #

物質をあたえ続けてホーキング放射と釣り合わせてエネルギーを取り出すか。
どうやって電気エネルギーを取り出すのかわからないけど…

>>2
どちらかというとブラックホール原子力発電?
いや、燃料が必要だから火力発電… でもなくて、重力を利用するから水力発電に近いかな?

11

11. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 07:32
  • ID:46dKCY6g0 #

>>5
帯電したブラックホールを磁場で保持できそうだけど、うっかり磁場が切れて落っことすと地球の中心まで到達してじわじわと地球全体を飲み込んでいくという地獄が……

12

12.

  • 2023年12月01日 08:00
  • ID:RiD71vhB0 #
13

13. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 09:39
  • ID:cYISKvIB0 #

記事内にあるように発電機化は実現できないけど、ブラックホールを作ろうという実験は以前からやってる
よく「周囲のものを飲み込んで際限なく大きくなる」と勘違いしてる人がいるけど、BHはそういう性質のものじゃないし実験で生成できるような極小ブラックホールはあっという間に消滅してしまう

14

14. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 10:25
  • ID:76jW1rWj0 #

核エネルギーを利用したくても
近づいたら吸い込まれるだけだ
と、俺の屁理屈理論が示している。

15

15. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 11:03
  • ID:toNeoybb0 #

>>11
惑星を飲み込むレベルの大型BHが必要なほどの電力って何だろう?
そんな電力が必要になる文明レベルはダイソン球より先のレベルになりそう

>>13
LHCで生成実験していたマイクロブラックホールは文字通り「マイクロ」なので
吸い込めるのは原子から電子を吸い込める程度で、奇跡的な条件が重なって維持されても
周囲に影響を与えるレベルまで成長するには億年単位必要だって聞いたw

普通ならば生成後すぐに"ホーキング放射"でさっくり消えてしまうらしいけど

16

16. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 11:07
  • ID:7Zt3Z8wT0 #

重力を利用して発電するって意味では水力発電なんて完全に、水が上から下へと引っ張られてる力を使って発電してるからな
ああして水車を回し続ければ発電できるというのは誰もが考える話しではある

17

17. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 12:31
  • ID:u2NGl7fu0 #

ハヤカワから邦訳がでてた「ガイア―母なる地球」ってSFでブラックホール電源が出てきたが、まさか現実になる可能性があるとは驚きだ。

18

18.

  • 2023年12月01日 12:40
  • ID:sbMhwr420 #
19

19. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 14:52
  • ID:z.Pzo4kt0 #

記事によれば前提となるBHの質量がでかい(数キロクラスの小惑星くらいの重さ)ので地球上に建設できるようなものではないでしょうね
仮に実現すれば核のゴミやリサイクル不能なゴミ捨てるのにいいかもしれんw

20

20. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 15:48
  • ID:46dKCY6g0 #

ビッグバンから10の40乗年後には、恒星の燃え滓すら消滅し宇宙にはブラックホールしか残っていない時代がやってくるので、最後のブラックホールがホーキング放射で蒸発する10の100乗年後まではなんとか生きていけるように今からブラックホールの利用技術を発展させておかないとな!!

21

21. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 16:51
  • ID:V4D7UXI70 #

>>8
反物質が燃料のワープコアとどっちが怖いかと言われると甲乙つけがたいけどな。

22

22.

  • 2023年12月01日 17:56
  • ID:SzlnSzDA0 #
23

23. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 19:02
  • ID:7Zt3Z8wT0 #

>>19
意外とそういう向こうの世界からのゴミが持ち込まれたことで、
星とかそういうのが誕生してたりして。
何もない空間から誕生したってちょっとあり得ないもんな

24

24. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 20:12
  • ID:oa6HPiZ.0 #

まぁ何かしらエネルギーが発生してんのは確かだからね。

それをどうやって動力に変換するかって問題だもんね。
動力にしてしまえば熱エネルギーに変換するのも簡単だし

25

25. 匿名処理班

  • 2023年12月01日 22:44
  • ID:fDC8ukzA0 #

電気を無限に無料で利用できるようになったら
世の中はどう変わるんだろうか

26

26. 匿名処理班

  • 2023年12月02日 02:26
  • ID:4FSUiKS20 #

ここから発展させてマイクロブラックホールを兵器として活用する方向に向かいそう
主にGインパクトキヤノンや縮退砲として

27

27. 匿名処理班

  • 2023年12月02日 02:27
  • ID:LYlKyH5r0 #

?「TARS!データをモールスに変換するんだ!」

28

28. 匿名処理班

  • 2023年12月02日 09:34
  • ID:xbNz6RK.0 #

>>19
どうだろうなぁ。穴に落とすみたいにスポスポ入っていくわけじゃないから、小さいながらも降着円盤形成して滅茶苦茶に放射線出しそうだけど。

29

29.

  • 2023年12月02日 17:59
  • ID:x4JLcwjx0 #
30

30. 匿名処理班

  • 2023年12月02日 20:20
  • ID:mOuBeR210 #

絵空事の発電は置いといて、石炭発電所増設せず原発も使えない日本は何で発電するんだい?
新しい発電所を作るのに20年かかるとしたらすでに方針が決まってないとやばいよね
まして化石燃料を使った自動車が無くなりEVになったらどうするの?

31

31. 匿名処理班

  • 2023年12月04日 14:40
  • ID:TwjyJ8wB0 #

>>30
日本は原発使う事が決まった。世界も「電力足らなくなるし原発で…」って感じ。
EVの普及は、将来の電力需給の逼迫と重なっちゃったのであんま伸びる感じはしないですね。後、充電箇所が少ない問題と充電時間が長い問題と電池寿命が短い問題と走行距離が短い問題が解消出来たら、次は価格が高い問題をなんとかしないといけないみたいですね。
しばらくは石油とハイブリッドと水素燃料で行くんじゃなないっすかね。

32

32. 匿名処理班

  • 2023年12月07日 20:35
  • ID:l4soYJ6a0 #

何で理論物理学って仮説の段階で真実みたいにフライングして騒ぎまくるんだ
実験的に検証されてから世間にうったえれば良いのに
科学パラダイムとか人々の世界観に関わるからこそ余計に
平行宇宙とかワームホールとか検証しようがないなら科学だか思考遊戯だか宗教だかSFだかもう紙一重やん

暗黒物質や暗黒エネルギーについて言えば「光と闇は二元的バランスかどうか」と言う大きな問題にも関わってくるんだよ そう言う背景まで踏まえてウォッチしてる人少ないけど
光がエネルギー的に実在する以上もしも二元論的立場に立つなら闇もまたエネルギー的に実在しなければならない
ただし光発電や光合成の様に実証的裏付けが無い訳で「理論上はそうなった」と言い続けるしかなかったわけ
このブラックホール発電仮説も結局同じで誰にも実証不能のまま「闇からエネルギーを取り出せるらしいぞ!」と言うイメージだけを世間に印象付けるわけだろう
光と闇は二元論的かどうかと言う時の論拠にこの説が使われる可能性も非常にデカイしそういう背景も意識して見ておいて欲しい

33

33. 特名

  • 2023年12月09日 00:18
  • ID:o5HoZA9k0 #

SF超え、基地の世界に

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