رفتار سیاهچالهها شاید منحصربهفرد باشد، اما یک گروه پژوهشی در آزمایشگاه این رفتار را شبیهسازی کردهاند.
به گزارش ایسنا به نقل از ساینسدیلی، «سر راجر پنروز»(Sir Roger Penrose) فیزیکدان انگلیسی بیش از ۵۰ سال پیش ایده قابل توجهی را مطرح کرد مبنی بر این که در شرایط مناسب ممکن است بتوان از یک سیاهچاله با چرخش سریع، انرژی استخراج کرد. در مفهوم مطرحشده توسط پنروز، ذرهای که به «کارکُره» یا «ارگوسفر» (Ergosphere) سیاهچاله - ناحیهای که در آن فضازمان توسط چرخش جسم کشیده میشود - وارد میشود، میتواند به دو قسمت تقسیم شود.
یک قسمت به درون سیاهچاله سقوط میکند؛ در حالی که قطعه دیگر با حمل انرژی بیشتر از ذره اصلی فرار میکند. بعدها «یاکوف زلدوویچ»(Yakov Zel’dovich) فیزیکدان اهل بلاروس این مفهوم را گسترش داد و پیشبینی کرد امواجی که با جسمی که به اندازه کافی سریع میچرخد تعامل دارند، میتوانند انرژی کسب کنند و تقویت شوند.
پژوهشگران مرکز پژوهشی «CUNY ASRC» یک روش تجربی الهامگرفته از آن نظریههای دیرینه را نشان دادهاند. آنها در پژوهش خود نشان دادند که میتوان با استفاده از دستگاهی که چرخش شدید را بدون چرخش فیزیکی شبیهسازی میکند، به تقویت موج دست یافت.
پژوهشگران به جای چرخاندن مکانیکی یک جسم، یک دستگاه فرکانس رادیویی ساختند که ویژگیهای آن به سرعت در فضا و زمان تغییر میکنند. این سیستم با دقت مهندسیشده، توهم چرخش فوق سریع را ایجاد میکند و به سرعتهای چرخشی مؤثری بسیار فراتر از توانایی سیستمهای مکانیکی معمولی دست مییابد. پژوهشگران با جایگزینی حرکت فیزیکی با چرخش مصنوعی، بر چالشهایی غلبه کردند که آزمایشهای تجربی فیزیک چرخش شدید را برای دههها محدود کرده بود.
«آندرهآ آلو»(Andrea Alù) پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: رویکرد ما روش جدیدی از تعامل موج-ماده را تسهیل میکند که در آن امواج دارای خواص چرخشی انتخابشده، انرژی را از چرخش مصنوعی مهندسیشده استخراج میکنند و نوعی تقویت انتخابی پهنباند را تولید میکنند.
«حدیثه نصاری» از پژوهشگران ارشد این پروژه گفت: این آزمایش موفقیتآمیز، ایدههای مربوط به دینامیک چرخشی شدید را از سطح تئوری به سطح عملی منتقل میکند و یک بستر تجربی همهکاره را برای کاوش طیف وسیعی از پدیدهها در تقاطع اخترفیزیک، فیزیک موج و علم کوانتومی به وجود میآورد. این کار پیامدهایی را برای پیشرفت در علوم بنیادی و ارتباطات، اپتیک و فوتونیک دارد.
پژوهشگران خاطرنشان کردند که پیش از تبدیل این ایدهها به دستگاههای کاربردی، به بررسی بیشتری نیاز است. همچنین، آنها معتقدند که همین اصول را میتوان در سیستمهای فوتونی و کوانتومی به کار برد و امکانات جدیدی را برای کنترل نور، پردازش اطلاعات و بررسی رفتار موج با الهام از برخی از خشنترین محیطهای جهان فراهم کرد.
این پژوهش در مجله «Nature» به چاپ رسید.
