Des physiciens testent l’idée de Penrose et extraient de l’énergie d’un mouvement supraluminique

Des physiciens de l’Advanced Science Research Center (ASRC) de la City University of New York ont créé un dispositif unique simulant un objet tournant à une vitesse supérieure à celle de la lumière pour les ondes électromagnétiques. Publiée dans la revue Nature, cette expérience a pour la première fois fait passer de la théorie à la pratique le mécanisme de Penrose–Zeldovich, dans lequel un objet en rotation transfère son énergie à une onde et l’amplifie. C’est ce que rapporte Ixbt.com rapporte le site.

Ce principe scientifique remonte à une idée du célèbre physicien Roger Penrose. Selon cette idée, lorsqu’une particule tombe dans l’ergosphère d’un trou noir, une partie peut franchir l’horizon des événements, tandis que l’autre peut quitter les environs du trou noir avec davantage d’énergie que la particule initiale. Plus tard, Yakov Zeldovich a généralisé ce mécanisme en montrant que tout objet tournant à une vitesse suffisamment élevée peut transmettre de l’énergie à l’onde incidente.

Dépasser les limites grâce au mouvement synthétique

Cependant, vérifier cette théorie en pratique est longtemps resté impossible, car aucun objet ne peut être mécaniquement accéléré jusqu’à de telles vitesses extrêmes. L’équipe de recherche dirigée par Andrea Alù a contourné cette limitation en remplaçant la rotation physique par un mouvement synthétique résultant d’une modulation spatio-temporelle du milieu.

Selon ixbt.com, le dispositif se compose d’un anneau constitué de plusieurs résonateurs dont les propriétés varient suivant un programme strictement défini. Cela donne à l’onde l’impression de se propager à l’intérieur d’un objet tournant à grande vitesse. Bien que le dispositif lui-même reste immobile, le motif de modulation se déplaçant le long de l’anneau n’est pas soumis aux limites mécaniques ; sa vitesse de rotation effective peut donc dépasser celle de la lumière.

Processus paramétriques et perspectives pratiques

Lorsque la vitesse effective dépasse celle de la lumière, des bandes interdites pour le moment angulaire apparaissent dans la structure de bandes de ce cristal spatio-temporel. C’est précisément là que les processus paramétriques entrent en jeu : les ondes possédant les caractéristiques de rotation requises puisent de l’énergie dans la rotation synthétique et commencent à s’amplifier.

Les auteurs soulignent que cette approche crée une méthode entièrement nouvelle d’interaction entre une onde et un milieu matériel. Les ondes dotées des propriétés sélectionnées extraient ainsi de l’énergie de la rotation synthétique et assurent une amplification sélective à large bande.

Le fait que le mouvement synthétique fasse passer une dynamique rotationnelle extrême de la théorie à l’expérience pratique revêt une importance fondamentale pour l’astrophysique, la physique des ondes et la physique quantique. Cette technologie ouvre également des perspectives concrètes dans les systèmes de communication, l’optique et la photonique. La prochaine étape des chercheurs consiste à adapter cette méthode à des tâches pratiques de traitement de l’information, notamment dans les systèmes quantiques.