Метаматериал воспроизводит движение быстрее света и усиливает электромагнитные волны, извлекая энергию из синтетического пространства-времени
Наука и космос504 авг 23:11
Команда физиков из Центра перспективных научных исследований (ASRC) Городского университета Нью-Йорка разработала установку, которая для электромагнитных волн является неотличимой от объекта, вращающегося с превышением скорости света. Эксперимент, опубликованный в журнале Nature, впервые выводит механизм Пенроуза–Зельдовича за пределы теории: процесс, при котором вращающееся тело передаёт энергию волне, усиливая её.
Этот принцип основан на идее Роджера Пенроуза: частица, попадающая в эргосферу чёрной дыры (между горизонтом событий и границей статичности), может распасться так, что одна из её половин окажется за горизонтом событий, а другая покинет окрестности чёрной дыры, обладая энергией, превышающей исходную. Яков Зельдович обобщил этот механизм, показав, что любой объект, вращающийся с достаточно высокой скоростью, может передавать энергию падающей на него волне. Прямая проверка оставалась невозможной: механически раскрутить тело до необходимых скоростей было нельзя.
Команда, возглавляемая Андреа Алу (Andrea Alu), обошла это ограничение, заменив физическое вращение синтетическим движением — результатом пространственно-временной модуляции среды. Установка представляет собой кольцо, состоящее из нескольких резонаторов, свойства которых изменяются во времени по строго определённой программе, заставляя волну вести себя так, как будто она распространяется внутри быстро вращающегося объекта. Хотя само устройство остаётся неподвижным, модуляционный паттерн, движущийся по кольцу, не ограничен механическими пределами, что позволяет эффективной скорости вращения достигать сверхсветовых значений.
Когда эффективная скорость превышает скорость света, в зонной структуре такого пространственно-временного кристалла формируются запрещённые щели для углового момента. Именно здесь начинаются параметрические процессы: волны с подходящими вращательными характеристиками начинают извлекать энергию из синтетического вращения и усиливаться.
Наш подход создаёт новый метод взаимодействия волны с веществом, при котором волны с заданными характеристиками извлекают энергию из синтетического вращения, обеспечивая широкополосное избирательное усиление
объяснил Алу
Авторы подчеркивают, что синтетическое движение переносит экстремальную ротационную динамику из области теории в эксперимент. Помимо своего фундаментального значения для астрофизики, волновой и квантовой физики, эта техника указывает на практические перспективы в области коммуникаций, оптики и фотоники. Следующий этап — адаптация метода для решения практических задач обработки информации, включая квантовые системы.
Darth SaharaИсточники:arXivНаука и космос5космосАстрофизикаКвантовая физикаФотоникаМетаматериалыСверхсветовое движение04 авг 23:11
Источник