Μια εντυπωσιακή πρόοδος στην πειραματική φυσική πέτυχαν ερευνητές του Advanced Science Research Center του CUNY Graduate Center, οι οποίοι κατάφεραν να αναπαραγάγουν στο εργαστήριο ένα φαινόμενο που μέχρι σήμερα ανήκε κυρίως στη θεωρητική αστροφυσική. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, παρουσιάζει μια νέα μέθοδο ενίσχυσης κυμάτων μέσω «συνθετικής περιστροφής», ανοίγοντας νέους δρόμους τόσο στη θεμελιώδη έρευνα όσο και στις τεχνολογικές εφαρμογές.
Από τις μαύρες τρύπες στο εργαστήριο
Πριν από περισσότερα από 50 χρόνια, ο Ρότζερ Πένροουζ πρότεινε ότι θα μπορούσε να εξαχθεί ενέργεια από μια ταχύτατα περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα. Αργότερα, ο φυσικός Γιακόβ Ζελντόβιτς προέβλεψε ότι ένα κύμα που αλληλεπιδρά με ένα αντικείμενο το οποίο περιστρέφεται αρκετά γρήγορα μπορεί να απορροφήσει ενέργεια από αυτό και να ενισχυθεί.
Η νέα έρευνα αξιοποιεί αυτή τη θεωρητική ιδέα, χωρίς όμως να απαιτεί πραγματική μηχανική περιστροφή. Οι επιστήμονες δημιούργησαν μια διάταξη ραδιοσυχνοτήτων, της οποίας οι ιδιότητες μεταβάλλονται στον χώρο και στον χρόνο, ώστε να προσομοιώνεται μια εξαιρετικά γρήγορη περιστροφή.
Ένα ακίνητο σύστημα που «μοιάζει» να περιστρέφεται
Στην καρδιά του πειράματος βρίσκεται ένας δακτυλιοειδής συνδυασμός ηλεκτρονικών συντονιστών. Παρότι η διάταξη παραμένει απολύτως ακίνητη, η προγραμματισμένη μεταβολή των χαρακτηριστικών της δημιουργεί την αίσθηση μιας υπερταχείας περιστροφής για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που τη διαπερνούν.
Με αυτόν τον τρόπο, τα κύματα με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά περιστροφής καταφέρνουν να αποσπούν ενέργεια από το σύστημα και να ενισχύονται, αναπαράγοντας ουσιαστικά το φαινόμενο Πένροουζ – Ζελντόβιτς που είχε προβλεφθεί θεωρητικά.
Νέες δυνατότητες για την επιστήμη και την τεχνολογία
Η συνθετική περιστροφή επιτρέπει στους ερευνητές να προσομοιώνουν ταχύτητες που δεν μπορούν να επιτευχθούν με μηχανικά μέσα, δημιουργώντας ένα νέο πειραματικό περιβάλλον για τη μελέτη ακραίων φυσικών φαινομένων.
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η τεχνολογία αυτή μπορεί να αξιοποιηθεί στο μέλλον στις ασύρματες επικοινωνίες, στη φωτονική, στην κλασική και κβαντική οπτική, καθώς και στην ανάπτυξη νέων τεχνικών ελέγχου και επεξεργασίας φωτός. Παράλληλα, προσφέρει ένα πολύτιμο εργαλείο για τη διερεύνηση φαινομένων που μέχρι σήμερα μπορούσαν να μελετηθούν μόνο θεωρητικά, φέρνοντας την ακραία φυσική των μαύρων τρυπών πιο κοντά στο εργαστήριο.