物理學家在實驗室中重現黑洞能量提取

現在，紐約市立大學研究生中心高級科學研究中心 (CUNY ASRC) 的研究人員展示了一種受這些長期理論啟發的實驗方法。寫日記 自然該團隊表明，可以使用模擬極端旋轉的設備來實現波放大，而無需物理旋轉它。

合成旋轉再現極限物理

研究人員沒有機械地旋轉物體，而是建造了一種射頻設備，其特性在空間和時間上都快速變化。這個精心設計的系統創造了超快旋轉的錯覺，實現了遠遠超出傳統機械系統所能達到的有效旋轉速度。透過用合成旋轉取代物理運動，研究人員克服了數十年來限制極端旋轉物理學實驗研究的挑戰。

「我們的方法促進了波與物質相互作用的新方法，其中具有選定旋轉特性的波從時間工程合成旋轉中提取能量，從而產生選擇性寬頻放大，」首席研究員、紐約市立大學研究生中心愛因斯坦物理學教授、光子學 ASRC 創始主任 Andrea Alù 說。

主要作者、紐約市立大學 ASRC 光子學計畫的博士後研究員 Hadiseh Nasari 表示，該實驗將長期存在的理論概念轉變為實用的研究工具。

納薩裡說：“這項成功的實驗將極端旋轉動力學的想法從理論付諸實踐，並創建了一個多功能實驗平台來探索天體物理學、波動物理學和量子科學交叉領域的各種現象。” “這項工作對基礎科學以及通信、光學和光子學的進步具有影響。”

實驗如何進行

研究人員想要回答一個基本問題：與完全靜止的設備相互作用的電磁波是否可以像遇到超高速旋轉的物體一樣，並從這種合成運動中提取能量？

為了進行研究，他們建造了一個電子諧振器環，其特性以仔細同步的順序快速調整。儘管硬體本身從未移動，但這些時間變化創造了一種圍繞環行進的模式。結果，電磁波有效地進行了實驗，就好像系統正在以非凡的速度旋轉一樣。

「具有正確旋轉特性的波從系統中提取能量並被放大，再現了彭羅斯-澤爾多維奇過程的基礎物理原理，」主要作者哈迪·穆薩（Hady Moussa）說，他是紐約市立大學 ASRC 光子學計畫的前博士生。 “我們的方法是基於旨在控制波傳播方式的超材料。”

黑洞物理以外的潛在應用

由於合成旋轉可以模擬超越光速的運動，研究人員現在擁有一個受控的實驗室平台來研究物理狀況，否則無法直接研究。這項工作為極端物理學研究開啟了新的機會，同時也展示了無線通訊、光學、光子學和量子技術的未來進展。

研究人員指出，需要進行額外的工作才能將這些想法轉化為實際設備。他們相信相同的原理可以應用於光子和量子系統，為控制光、處理資訊和研究受宇宙中一些最極端環境啟發的波的行為開闢新的可能性。

這項研究得到了美國國防部、美國國家科學基金會和西蒙斯基金會的支持。