Физики воспроизвели в лаборатории эффект усиления волн у черных дыр
Физики впервые показали в лаборатории, как волны могут усиливаться за счет эффекта, похожего на извлечение энергии из быстро вращающейся черной дыры. Вместо настоящего вращения ученые использовали «синтетическое» движение в специально созданном материале.
Источник: Новости науки.
МОСКВА, 9 июля /Новости науки/. Физики воспроизвели в лаборатории процесс усиления электромагнитных волн, похожий на эффект, который должен возникать рядом с быстро вращающимися черными дырами. Работа опубликована в журнале Nature.
Речь идет об идеях Роджера Пенроуза и Якова Зельдовича. Пенроуз предположил, что из вращающейся черной дыры можно извлекать энергию: частица, попавшая в особую область вокруг нее, может распасться так, что одна часть упадет внутрь, а другая улетит с большей энергией. Зельдович позднее показал, что похожий эффект возможен и для волн, если они взаимодействуют с достаточно быстро вращающимся объектом.
«Наш подход открывает новый способ взаимодействия волн и вещества, при котором волны с определенными вращательными свойствами извлекают энергию из синтетического вращения и усиливаются», — пояснил руководитель работы, профессор физики Андреа Алу.
Для эксперимента ученые создали кольцевую систему электронных резонаторов. Само устройство не вращалось, но его свойства быстро менялись по кругу в точно заданной последовательности. Из-за этого электромагнитные волны «видели» систему так, будто она вращается с чрезвычайно высокой скоростью, недостижимой для обычных механических устройств.
Авторы показали, что волны с нужным типом вращения действительно забирали энергию у такой искусственно созданной системы и усиливались.
По словам исследователей, это воспроизводит ключевую физику процесса Пенроуза — Зельдовича и дает новый лабораторный инструмент для изучения явлений, которые в природе связаны с экстремальными астрофизическими объектами. В перспективе такие подходы могут быть полезны для фотоники, оптики, квантовых технологий и систем беспроводной связи.
Речь идет об идеях Роджера Пенроуза и Якова Зельдовича. Пенроуз предположил, что из вращающейся черной дыры можно извлекать энергию: частица, попавшая в особую область вокруг нее, может распасться так, что одна часть упадет внутрь, а другая улетит с большей энергией. Зельдович позднее показал, что похожий эффект возможен и для волн, если они взаимодействуют с достаточно быстро вращающимся объектом.
«Наш подход открывает новый способ взаимодействия волн и вещества, при котором волны с определенными вращательными свойствами извлекают энергию из синтетического вращения и усиливаются», — пояснил руководитель работы, профессор физики Андреа Алу.
Для эксперимента ученые создали кольцевую систему электронных резонаторов. Само устройство не вращалось, но его свойства быстро менялись по кругу в точно заданной последовательности. Из-за этого электромагнитные волны «видели» систему так, будто она вращается с чрезвычайно высокой скоростью, недостижимой для обычных механических устройств.
Авторы показали, что волны с нужным типом вращения действительно забирали энергию у такой искусственно созданной системы и усиливались.
По словам исследователей, это воспроизводит ключевую физику процесса Пенроуза — Зельдовича и дает новый лабораторный инструмент для изучения явлений, которые в природе связаны с экстремальными астрофизическими объектами. В перспективе такие подходы могут быть полезны для фотоники, оптики, квантовых технологий и систем беспроводной связи.
