ლაბორატორიაში დაფიქსირდა შავი ხვრელის ენერგიის ექსტრაქციის ეფექტი მბრუნავი ობიექტის გარეშე

მკვლევარებმა პირველად დააფიქსირეს როტაციული სუპერრადიაციის ფლოკეს რეჟიმი ლაბორატორიულ პირობებში, რითაც დემონსტრირება გაუკეთეს დიდი ხნის თეორიულად არსებულ პენროუზ-ზელდოვიჩის პროცესს, მბრუნავი შავი ხვრელის ნაცვლად სივრცულ-დროითად მოდულირებული რგოლური ქსელის გამოყენებით. 8 ივლისს Nature-ში გამოქვეყნებული შედეგები ადასტურებს, რომ ტალღებს, რომლებსაც გააჩნიათ შესაბამისი როტაციული თვისებები, შეუძლიათ ენერგიის ამოღება მბრუნავი სისტემიდან და გაძლიერებულად გამოსვლა.nature+2

ასტროფიზიკური თეორიიდან მაგიდის ექსპერიმენტამდე

პენროუზის პროცესი, რომელიც როჯერ პენროუზმა 1969 წელს შემოგვთავაზა, აღწერს, თუ როგორ შეიძლება ენერგიის ამოღება მბრუნავი შავი ხვრელის ერგოსფეროდან. იაკოვ ზელდოვიჩმა ეს იდეა 1970-იანი წლების დასაწყისში გააფართოვა და იწინასწარმეტყველა, რომ ნებისმიერ მბრუნავ შთანმთქმელს შეუძლია გააძლიეროს კუთხური იმპულსის მატარებელი ელექტრომაგნიტური ტალღები, თუ ობიექტი საკმარისად სწრაფად ბრუნავს. ათწლეულების განმავლობაში ეს ეფექტი ექსპერიმენტულად მიუწვდომელი რჩებოდა.phys+1

ახალი ნაშრომი, რომელსაც ხელმძღვანელობდნენ ჰადისეჰ ნასარი, CUNY-ის მოწინავე სამეცნიერო კვლევითი ცენტრის ფოტონიკის ინიციატივის წარმომადგენელი ჰადი მუსა და ანდრეა ალუ, გვერდს უვლის ფიზიკურად მბრუნავი ობიექტის საჭიროებას. ამის ნაცვლად, გუნდმა შექმნა რგოლური ქსელი სივრცულ-დროითი მოდულაციით, რაც ეფექტურად ახდენს ბრუნვის სიმულაციას სისტემის თვისებების ფრთხილად დაგეგმილი ცვლილებების მეშვეობით. ამ ფლოკეს მიდგომამ მკვლევარებს საშუალება მისცა დაეფიქსირებინათ ელექტრომაგნიტური რეჟიმების სუპერრადიაციული გაძლიერება, რითაც დადასტურდა ძირითადი პროგნოზი, რომ მბრუნავ გარემოს შეუძლია ენერგიის გადაცემა გაბნეული ტალღებისთვის.nature+1

ადრინდელ მიღწევებზე დაფუძნება

ეს შედეგი აგრძელებს ექსპერიმენტული პროგრესის ხაზს. 2020 წელს გლაზგოს უნივერსიტეტის მკვლევარმა მარიონ კრომბმა და მისმა კოლეგებმა დაადასტურეს პენროუზის პროცესის საკვანძო ასპექტი დაგრეხილი ხმოვანი ტალღებისა და მბრუნავი ქაფის დისკის გამოყენებით, რაც გამოაქვეყნეს ჟურნალ Nature Physics-ში. მიმდინარე წლის დასაწყისში, სხვა გუნდმა აჩვენა ელექტრომაგნიტური „შავი ხვრელის ბომბის“ არასტაბილურობა მბრუნავი მეტალის ცილინდრისა და რეზონატორის გამოყენებით, რითაც დაადასტურეს ზელდოვიჩის ეფექტის ექსპონენციალური გაძლიერება.iflscience+4

დღეს წარმოდგენილი ფლოკეს მიდგომა განსხვავდება იმით, რომ ის სრულად გამორიცხავს მექანიკურ ბრუნვას და ეყრდნობა სინთეზურ მოძრაობას, რომელიც შექმნილია დროში ცვალებადი ელექტრომაგნიტური პარამეტრების მეშვეობით. ეს ხსნის ახალ გზებს კომპაქტურ ფოტონურ სისტემებში როტაციული სუპერრადიაციის შესასწავლად.

ფიზიკისა და ტექნოლოგიების შედეგები

ექსპერიმენტი ხიდს დებს ასტროფიზიკურ თეორიასა და ფოტონიკურ ინჟინერიას შორის. მიუხედავად იმისა, რომ რეალური შავი ხვრელიდან ენერგიის ამოღება ჯერ კიდევ შორსაა დღევანდელი შესაძლებლობებისგან, კონტროლირებად გარემოში სუპერრადიაციის გააზრებამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს ახალი ტიპის გამაძლიერებლებისა და გენერატორების დიზაინზე. ნაშრომი ასევე ქმნის პლატფორმას მბრუნავ ჩარჩოებში ტალღა-მატერიის ურთიერთქმედების შესახებ უფრო ღრმა კითხვების დასასმელად — კითხვებისა, რომელთა შესწავლაც აქამდე მხოლოდ მათემატიკისა და შორეული ასტრონომიული დაკვირვებების საშუალებით იყო შესაძლებელი.