Vor mehr als 50 Jahren schlug der Physiker Sir Roger Penrose eine bemerkenswerte Idee vor: Unter den richtigen Bedingungen könnte es möglich sein, Energie aus einem schnell rotierenden Schwarzen Loch zu gewinnen. Später erweiterte der Physiker Yakov Zel'dovich dieses Konzept und sagte voraus, dass Wellen, die mit einem ausreichend schnell rotierenden Objekt interagieren, ebenfalls Energie gewinnen und verstärkt werden könnten.

Nun haben Forscher des Advanced Science Research Center am CUNY Graduate Center dieses theoretische Konzept in die Realität umgesetzt. In der Fachzeitschrift Nature demonstrierte das Team die Wellenverstärkung mit einem Gerät, das extreme Rotation simuliert, ohne dass sich etwas physisch dreht.

Statt eines Objekts mechanisch zu rotieren, bauten die Forscher ein Hochfrequenzgerät, dessen Eigenschaften schnell über Raum und Zeit verändert werden. Dieses sorgfältig konstruierte System erzeugt die Illusion einer ultraschnellen Rotation und erreicht effektive Rotationsgeschwindigkeiten, die weit über das hinausgehen, was konventionelle mechanische Systeme erreichen können.

Das Team konstruierte einen Ring aus elektronischen Resonatoren, deren Eigenschaften in einer sorgfältig synchronisierten Abfolge schnell angepasst wurden. Obwohl sich die Hardware selbst nie bewegte, erzeugten diese zeitgesteuerten Änderungen ein wanderndes Muster um den Ring. Elektromagnetische Wellen mit den entsprechenden Rotationseigenschaften entzogen dem System Energie und wurden verstärkt – die essentielle Physik des Penrose-Zel'dovich-Prozesses.

Da synthetische Rotation Bewegungen jenseits der Lichtgeschwindigkeit imitieren kann, haben Forscher nun eine kontrollierte Laborplattform zur Erforschung physikalischer Regime, die sonst nicht direkt untersucht werden könnten.

Praktische Anwendungen könnten neue Ansätze für drahtlose Kommunikation, Fortschritte in der Photonik und neuartige Quantentechnologien umfassen.

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