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纽约市立大学研究人员构建模拟黑洞能量提取的桌面电路

纽约市立大学研究人员构建模拟黑洞能量提取的桌面电路

纽约市立大学高级科学研究中心的研究人员构建了一个静止的桌面电路,通过模拟旋转黑洞的能量提取物理机制来放大电磁波。这个由快速调制的电子谐振器组成的环形网络在没有任何运动部件的情况下产生了7.8 dB的增益。该研究成果于7月8日发表在《自然》期刊上。

电路工作原理

该设备是一个电子谐振器环,其特性随时间快速调制。这种调制产生了一种合成运动,模拟了黑洞的旋转。在天体物理学中,旋转黑洞会拖曳周围的时空,形成一个能层,能量可以从这里被提取——这一过程被称为彭罗斯机制。该电路在实验室环境中复制了这一效应,但针对的是电磁波而非引力波。

由于电路没有运动部件,它规避了通常的机械限制。7.8 dB的增益意味着输出信号的功率约为输入信号的六倍。这清晰地证明了静态结构能够实现波放大。

实验成果

此前构建此类设备的尝试需要运动部件或特殊材料。纽约市立大学团队的方法使用了现成的电子元件,并按照精心定时的环路排列。谐振器按顺序开关,形成一个旋转模式,与入射波相互作用,就像黑洞的旋转与粒子和场相互作用一样。

结果是一个概念验证,表明该原理在桌面规模上可行。研究人员并未声称有任何直接的实际应用,但该实验证实了黑洞能量提取的物理机制可以在受控的实验室环境中重现。

《自然》期刊上的论文描述了电路的设计和测得的增益。该团队尚未公布下一步计划,但这一演示提出了新型放大器或能量收集设备的可能性,这些设备依赖于时变特性而非运动部件。目前,该电路仍是一个研究工具——它证明了一个静态系统能够完成曾经被认为需要旋转才能实现的任务。