2559
Фізики зі складу Міського університету Нью-Йорка (CUNY) відтворили в лабораторії фізику видобування енергії з обертової чорної діри — на настільній установці й без жодних реальних масивних тіл, що обертаються. Замість справжнього обертання вони створили його «синтетичний» аналог і зафіксували підсилення хвиль, аналогічне тому, що теорія передбачає для околиць чорних дір.
Ідея видобування енергії з чорної діри сягає так званого процесу Пенроуза та явища суперрадіації: хвиля або частинка, що взаємодіє з обертовою чорною дірою, за певних умов може відлетіти з більшою енергією, ніж мала, забравши частину енергії обертання самого об’єкта. Безпосередньо спостерігати це біля справжніх чорних дір неможливо, тож фізики вдаються до лабораторних аналогів, у яких ту саму математику відтворюють інші фізичні системи.
У новому досліді роль обертання виконувала штучно створена, надшвидка «синтетична» модуляція параметрів системи — по суті, ефективне обертання без механічного руху. Коли хвилі проходили крізь таку систему, вони не згасали, а підсилювалися: за повідомленнями, дослідники зафіксували приріст сигналу близько 7,8 децибела. Це прямий лабораторний прояв суперрадіантного підсилення, коли хвиля забирає енергію з «обертання» середовища.
Значення роботи насамперед фундаментальне. Вона дає змогу перевіряти передбачення теорії гравітації та фізики чорних дір у контрольованих умовах на столі, а не покладатися лише на далекі астрономічні спостереження. Такі аналогові експерименти допомагають краще зрозуміти, як енергія й хвилі поводяться в екстремальних режимах, і можуть підказати нові ідеї для підсилювачів сигналів чи керування хвилями в оптиці та електроніці. Хоча жодної справжньої чорної діри в лабораторії немає, відтворення її ключового енергетичного механізму показує, наскільки глибокі космічні явища іноді можна вивчати за допомогою простих настільних систем.
