- 28,244
- 46
- 8 Ноя 2022
Эксперимент физиков доказал, что экстремальные космические процессы можно изучать на лабораторном столе.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Физики заставили неподвижную электронную схему вести себя так, словно она вращается быстрее света, и с помощью искусственного вращения усилили радиоволны. В основе эксперимента лежит идея, которую прежде связывали главным образом с попытками извлечь энергию из вращающихся чёрных дыр. Результаты исследования опубликовал журнал Nature.
Более полувека назад британский физик Роджер Пенроуз предположил, что у быстро вращающейся чёрной дыры можно отобрать часть энергии. Частица должна попасть в эргосферу, где чёрная дыра увлекает за собой пространство, а затем разделиться на две части. Одна часть падает внутрь, а вторая вырывается наружу с большей энергией, чем имела исходная частица. Недостающую энергию отдаёт вращение чёрной дыры.
Позднее советский физик Яков Зельдович перенёс похожий принцип на волны. Согласно расчётам, волна с подходящими характеристиками может усилиться при взаимодействии с достаточно быстро вращающимся объектом. Волна забирает часть энергии вращения и возвращается с большей амплитудой. Явление получило название вращательного сверхизлучения.
Проверить предсказание в обычной лаборатории оказалось крайне сложно. Механический объект пришлось бы раскрутить до скоростей, недоступных реальным установкам. Исследователи из Центра передовых научных исследований Городского университета Нью-Йорка обошли ограничение и заменили настоящее вращение синтетическим.
Команда собрала кольцевую сеть электронных резонаторов. Сама конструкция оставалась неподвижной, но учёные быстро и в строгой последовательности меняли параметры отдельных элементов. По кольцу бежал искусственный узор, поэтому проходящая через устройство электромагнитная волна взаимодействовала с системой как с чрезвычайно быстро вращающейся средой.
Скорость такого узора могла формально превышать скорость света. Законы относительности эксперимент не нарушает, поскольку быстрее света не двигались ни вещество, ни отдельная деталь установки. Сверхсветовая скорость относилась только к синтетическому рисунку изменений, который создавали электронные компоненты.
Радиоволны с подходящим угловым моментом получали энергию от периодически изменяемой среды и усиливались. Угловой момент в данном случае описывает характер вращения электромагнитного поля вокруг оси. Волны с другими параметрами устройство усиливало иначе либо не усиливало вовсе. В результате схема работала как избирательный широкополосный усилитель.
Энергию установка не создавала из ничего и не забирала у настоящей чёрной дыры. Радиоволны получали дополнительную энергию от системы, которая управляла резонаторами и непрерывно меняла их свойства. Эксперимент воспроизвёл главный физический принцип процесса Пенроуза и Зельдовича, но без гравитации, горизонта событий и вращающегося космического объекта.
Метод относится к флоке-инженерии, где параметры системы периодически меняют во времени. Такой подход позволяет создавать искусственное движение и изучать режимы, недоступные механическим устройствам. В проведённом эксперименте синтетическое вращение сформировало условия для передачи энергии волнам с определённым угловым моментом.
Лабораторная установка поможет физикам исследовать сверхизлучение, экстремальные доплеровские сдвиги и взаимодействие волн с быстро вращающимися средами в контролируемых условиях. Авторы также рассматривают возможные применения в беспроводной связи, фотонике, обработке сигналов и квантовых устройствах.
До появления готовой технологии предстоит перенести принцип на более компактные и эффективные платформы. Пока исследователи показали не новый источник энергии, а способ управлять волнами при помощи синтетического вращения и моделировать на лабораторном столе процессы, которые обычно связывают с самыми экстремальными объектами Вселенной.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Физики заставили неподвижную электронную схему вести себя так, словно она вращается быстрее света, и с помощью искусственного вращения усилили радиоволны. В основе эксперимента лежит идея, которую прежде связывали главным образом с попытками извлечь энергию из вращающихся чёрных дыр. Результаты исследования опубликовал журнал Nature.
Более полувека назад британский физик Роджер Пенроуз предположил, что у быстро вращающейся чёрной дыры можно отобрать часть энергии. Частица должна попасть в эргосферу, где чёрная дыра увлекает за собой пространство, а затем разделиться на две части. Одна часть падает внутрь, а вторая вырывается наружу с большей энергией, чем имела исходная частица. Недостающую энергию отдаёт вращение чёрной дыры.
Позднее советский физик Яков Зельдович перенёс похожий принцип на волны. Согласно расчётам, волна с подходящими характеристиками может усилиться при взаимодействии с достаточно быстро вращающимся объектом. Волна забирает часть энергии вращения и возвращается с большей амплитудой. Явление получило название вращательного сверхизлучения.
Проверить предсказание в обычной лаборатории оказалось крайне сложно. Механический объект пришлось бы раскрутить до скоростей, недоступных реальным установкам. Исследователи из Центра передовых научных исследований Городского университета Нью-Йорка обошли ограничение и заменили настоящее вращение синтетическим.
Команда собрала кольцевую сеть электронных резонаторов. Сама конструкция оставалась неподвижной, но учёные быстро и в строгой последовательности меняли параметры отдельных элементов. По кольцу бежал искусственный узор, поэтому проходящая через устройство электромагнитная волна взаимодействовала с системой как с чрезвычайно быстро вращающейся средой.
Скорость такого узора могла формально превышать скорость света. Законы относительности эксперимент не нарушает, поскольку быстрее света не двигались ни вещество, ни отдельная деталь установки. Сверхсветовая скорость относилась только к синтетическому рисунку изменений, который создавали электронные компоненты.
Радиоволны с подходящим угловым моментом получали энергию от периодически изменяемой среды и усиливались. Угловой момент в данном случае описывает характер вращения электромагнитного поля вокруг оси. Волны с другими параметрами устройство усиливало иначе либо не усиливало вовсе. В результате схема работала как избирательный широкополосный усилитель.
Энергию установка не создавала из ничего и не забирала у настоящей чёрной дыры. Радиоволны получали дополнительную энергию от системы, которая управляла резонаторами и непрерывно меняла их свойства. Эксперимент воспроизвёл главный физический принцип процесса Пенроуза и Зельдовича, но без гравитации, горизонта событий и вращающегося космического объекта.
Метод относится к флоке-инженерии, где параметры системы периодически меняют во времени. Такой подход позволяет создавать искусственное движение и изучать режимы, недоступные механическим устройствам. В проведённом эксперименте синтетическое вращение сформировало условия для передачи энергии волнам с определённым угловым моментом.
Лабораторная установка поможет физикам исследовать сверхизлучение, экстремальные доплеровские сдвиги и взаимодействие волн с быстро вращающимися средами в контролируемых условиях. Авторы также рассматривают возможные применения в беспроводной связи, фотонике, обработке сигналов и квантовых устройствах.
До появления готовой технологии предстоит перенести принцип на более компактные и эффективные платформы. Пока исследователи показали не новый источник энергии, а способ управлять волнами при помощи синтетического вращения и моделировать на лабораторном столе процессы, которые обычно связывают с самыми экстремальными объектами Вселенной.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
