Forskare vid CUNY Advanced Science Research Center har byggt en stationär bänkmonterad krets som förstärker elektromagnetiska vågor genom att efterlikna fysiken bakom energiutvinning från roterande svarta hål. Det ringformade nätverket av snabbt modulerade elektroniska resonatorer producerade 7,8 dB förstärkning utan några rörliga delar. Resultaten publicerades den 8 juli i tidskriften Nature.
Så fungerar kretsen
Enheten är en ring av elektroniska resonatorer vars egenskaper snabbt moduleras i tiden. Denna modulering skapar en sorts syntetisk rörelse som efterliknar rotationen hos ett svart hål. Inom astrofysiken drar ett roterande svart hål med sig rumtiden och skapar en ergosfär där energi kan utvinnas – en process som kallas Penrosemekanismen. Kretsen återskapar den effekten i en laboratoriemiljö, men för elektromagnetiska vågor snarare än gravitationella.
Eftersom kretsen saknar rörliga delar kringgår den de vanliga mekaniska begränsningarna. Förstärkningen på 7,8 dB innebär att utsignalen är ungefär sex gånger kraftfullare än insignalen. Det är en tydlig demonstration av vågförstärkning från en statisk struktur.
Vad experimentet åstadkom
Tidigare försök att bygga en sådan anordning krävde rörliga komponenter eller exotiska material. CUNY-teamets metod använder standardkomponenter arrangerade i en noggrant tidsinställd slinga. Resonatorerna slås på och av i följd, vilket skapar ett roterande mönster som interagerar med inkommande vågor på samma sätt som ett svart håls rotation interagerar med partiklar och fält.
Resultatet är ett konceptbevis som visar att principen fungerar i bänkskala. Forskarna påstod inte några omedelbara praktiska tillämpningar, men experimentet bekräftar att fysiken bakom energiutvinning från svarta hål kan återskapas i en kontrollerad laboratoriemiljö.
Artikeln i Nature beskriver kretsens design och den uppmätta förstärkningen. Teamet har inte meddelat nästa steg, men demonstrationen öppnar för möjligheten till nya typer av förstärkare eller energiskördande enheter som bygger på tidsvarierande egenskaper snarare än rörliga delar. För närvarande förblir kretsen ett forskningsverktyg – ett som bevisar att ett stationärt system kan göra vad man tidigare trodde krävde rotation.
