Físicos ponen a prueba la idea de Penrose y extraen energía de un movimiento superlumínico

Físicos del Advanced Science Research Center (ASRC) de la City University of New York han creado un dispositivo único que simula un objeto girando a una velocidad superior a la de la luz para las ondas electromagnéticas. El experimento, publicado en la revista Nature, ha trasladado por primera vez de la teoría a la práctica el mecanismo de Penrose–Zeldovich, mediante el cual un objeto en rotación transfiere su energía a una onda y la amplifica. Así lo informa Ixbt.com informa el sitio.

Este principio científico se remonta a una idea del célebre físico Roger Penrose. Según ella, cuando una partícula cae en la ergosfera de un agujero negro, una parte puede atravesar el horizonte de sucesos, mientras que la otra puede abandonar las proximidades del agujero negro con más energía que la partícula inicial. Más tarde, Yakov Zeldovich generalizó este mecanismo y demostró que cualquier objeto que gire a una velocidad suficientemente alta puede transferir energía a la onda incidente.

Superar los límites mediante movimiento sintético

Sin embargo, comprobar esta teoría en la práctica fue imposible durante mucho tiempo, ya que ningún objeto puede acelerarse mecánicamente hasta velocidades tan extremas. El equipo de investigación dirigido por Andrea Alù logró sortear esta limitación sustituyendo la rotación física por un movimiento sintético resultante de una modulación espaciotemporal del medio.

Según ixbt.com, el dispositivo consta de un anillo formado por varios resonadores cuyas propiedades cambian de acuerdo con un programa estrictamente definido. Esto hace que la onda parezca propagarse dentro de un objeto que gira a gran velocidad. Aunque el dispositivo permanece inmóvil, el patrón de modulación que se desplaza por el anillo no está limitado por las restricciones mecánicas, por lo que su velocidad de rotación efectiva puede superar la velocidad de la luz.

Procesos paramétricos y perspectivas prácticas

Cuando la velocidad efectiva supera la de la luz, aparecen brechas prohibidas para el momento angular en la estructura de bandas de este cristal espaciotemporal. Es precisamente ahí donde entran en acción los procesos paramétricos: las ondas con las características de rotación necesarias extraen energía de la rotación sintética y comienzan a amplificarse.

Los autores destacan que este enfoque crea una forma completamente nueva de interacción entre una onda y un medio material. De este modo, las ondas con propiedades seleccionadas obtienen energía de la rotación sintética y proporcionan una amplificación selectiva de banda ancha.

Que el movimiento sintético lleve la dinámica rotacional extrema del ámbito de la teoría a la experimentación práctica tiene una importancia fundamental para la astrofísica, la física de ondas y la física cuántica. Al mismo tiempo, esta tecnología abre perspectivas prácticas en los sistemas de comunicación, la óptica y la fotónica. El próximo objetivo de los investigadores es adaptar el método a tareas prácticas de procesamiento de datos, incluidos los sistemas cuánticos.