Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Tiên tiến của Đại học Thành phố New York (CUNY) đã chế tạo một mạch điện để bàn tĩnh có khả năng khuếch đại sóng điện từ bằng cách mô phỏng vật lý khai thác năng lượng của các hố đen đang quay. Mạng cộng hưởng điện tử hình vòng được điều biến nhanh theo thời gian đã tạo ra mức khuếch đại 7,8 dB mà không cần bất kỳ bộ phận chuyển động nào. Kết quả được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 8 tháng 7.
Cách thức hoạt động của mạch
Thiết bị là một vòng các bộ cộng hưởng điện tử có các đặc tính được điều biến nhanh theo thời gian. Sự điều biến này tạo ra một loại chuyển động tổng hợp mô phỏng sự quay của một hố đen. Trong vật lý thiên văn, một hố đen đang quay kéo không-thời gian xung quanh nó, tạo ra một tầng ngoài sự kiện (ergosphere) nơi năng lượng có thể được khai thác — một quá trình được gọi là cơ chế Penrose. Mạch điện tái tạo hiệu ứng đó trong môi trường phòng thí nghiệm, nhưng dành cho sóng điện từ thay vì sóng hấp dẫn.
Vì mạch không có bộ phận chuyển động, nó tránh được các giới hạn cơ học thông thường. Mức khuếch đại 7,8 dB có nghĩa là tín hiệu đầu ra mạnh hơn khoảng sáu lần so với tín hiệu đầu vào. Đó là một minh chứng rõ ràng về sự khuếch đại sóng từ một cấu trúc tĩnh.
Thành tựu của thí nghiệm
Các nỗ lực trước đây để chế tạo một thiết bị như vậy đòi hỏi các thành phần chuyển động hoặc vật liệu đặc biệt. Cách tiếp cận của nhóm CUNY sử dụng các linh kiện điện tử có sẵn trên thị trường được sắp xếp trong một vòng lặp được định thời gian cẩn thận. Các bộ cộng hưởng được bật và tắt theo trình tự, tạo ra một mô hình quay tương tác với các sóng tới giống như cách sự quay của hố đen tương tác với các hạt và trường.
Kết quả là một bằng chứng về khái niệm cho thấy nguyên lý hoạt động ở quy mô để bàn. Các nhà nghiên cứu không tuyên bố bất kỳ ứng dụng thực tế ngay lập tức nào, nhưng thí nghiệm xác nhận rằng vật lý của quá trình khai thác năng lượng hố đen có thể được tái tạo trong môi trường phòng thí nghiệm có kiểm soát.
Bài báo trên Nature mô tả thiết kế của mạch và mức khuếch đại đo được. Nhóm nghiên cứu chưa công bố các bước tiếp theo, nhưng sự trình diễn này mở ra khả năng về các loại bộ khuếch đại hoặc thiết bị thu năng lượng mới dựa trên các đặc tính biến đổi theo thời gian thay vì các bộ phận chuyển động. Hiện tại, mạch vẫn là một công cụ nghiên cứu — một công cụ chứng minh rằng một hệ thống tĩnh có thể làm được điều mà trước đây người ta cho là cần phải có sự quay.
