Роджер Пенроуз, британский физик, в 1969 году выдвинул теорию достойную научно-фантастического романа. Он предположил, что частицы и волны, проходящие сквозь эргосферу (область пространства-времени вокруг вращающейся чёрной дыры) уносят с собой часть её энергии вращения. Чтобы не исчезнуть в этой области, объекту необходимо было бы двигаться со скоростью выше скорости света. Если предположить, что некий объект помещается вблизи горизонта событий и при достижении определённого ускорения разделяется, оставляя одну свою часть на "съедение" черной дыре, то вторая должна была бы покинуть колоссальное притяжение, получив при этом ускорение. Используя такую технологию, продвинутые инопланетные расы могли бы буквально получать энергию из чёрных дыр.
Идеи явления, названного процессом Пенроуза, развил советский физик Яков Зельдович, предположивший, что падающие на цилиндр электромагнитные волны, обладающие определённым орбитальным моментом, могут быть им усилены. Если цилиндр будет вращаться с правильной скорость, то волны будут отражаться от него усиливаясь за счёт эффекта Доплера.
И вот, спустя почти полвека после формулировки, теория Пенроуза получила экспериментальное подтверждение стараниями учёных из университета Глазго, которые поделились результатами своих исследований в журнале Nature Physics.
Для воспроизведения необходимых условий возникновения описываемого в теории эффекта учёные прибегли к использованию звуковых волн, так как в случае с электромагнитным полем цилиндр пришлось бы раскручивать до невероятных нескольких миллионов оборотов в минуту. В ходе своего эксперимента исследователи из Школы физики и астрономии установили 16 динамиков вокруг вращающегося диска изготовленного из шумопоглащающей пены. Один из динамиков воспроизводил звук, немного отстающий по фазе, для имитации орбитального отклонения, которое является одним из условий, описанных в теории. За диском был установлен ряд микрофонов, которые улавливали часть звука, усиливая завихрения волн.
При увеличении скорости вращения диска частота звука переходила из положительной к отрицательной, забирая себе часть скорости вращения поверхности. При достижении определённой скорости звук стал чрезвычайно низким. Его частота начала падать из-за эффекта Доплера, но при дальнейшем увеличении скорости вращения диска частоты вновь вернулись на прежние значения, показав усиление своей изначальной громкости и амплитуды на 30%, что полностью подтвердило теорию Зельдовича.
Учёные оказались довольны результатами, хотя и не скрывают своего удивления от того, что им удалось проверить достаточно сложную и странную физику поведения частиц в маленькой лаборатории университета.
Читать TechDigest в Google
