能量窃取泽尔多维奇效应在提出 50 年后通过电磁场得到证实

利用这种效应，甚至可以从量子真空中产生光子。

这种效应与警报器接近时您听到的多普勒效应有关。

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物理学家在实验室中测试了一个 50 年前关于电磁波的想法，称为泽尔多维奇效应，并被证明是正确的。 

泽尔多维奇效应背后的想法来自一个奇怪的地方。 1969年，英国物理学家和数学家罗杰·彭罗斯提出，可以通过将物体降低到能层（事件视界之外的区域）并使其加速，从而窃取黑洞的部分能量，从而从黑洞中提取能量。这个想法被称为彭罗斯过程，需要物体获得负能量才能从黑洞中恢复——否则，你所做的就是为黑洞提供能量。

我们没有任何方便的近距离黑洞可供研究（可能值得庆幸），但几年后，白俄罗斯物理学家雅科夫·泽尔多维奇（Yakov Zel'dovich）提出了一种更实用的方法来测试从旋转系统中窃取额外能量的概念。 

这个想法与多普勒效应有关，多普勒效应可以使光出现红移或蓝移，具体取决于发射物体相对于我们的移动方式，以及旋转多普勒效应。

“大多数人都熟悉线性版本的多普勒效应，因为救护车警报器的音调在接近听者时会升高，但在远离听者时会降低，从而出现这种现象。它似乎上升是因为当救护车靠近时，声波到达听众的频率更高，而当救护车经过时，声波到达听众的频率则降低，”该研究的作者、现任南安普顿大学研究员马里昂·克罗姆博士在一份有关先前研究的声明中解释道。 。

“旋转多普勒效应类似，但该效应仅限于圆形空间。从旋转表面的角度测量时，扭曲的声波会改变其音调。如果表面旋转得足够快，那么声音频率就会做出一些非常奇怪的事情——它可以从正频率变为负频率，从而从表面的旋转中窃取一些能量。 ”

为了测试这个想法，该团队之前从旋转的圆盘上反射声波，并聆听频率的变化，这表明能量已经从圆盘的旋转中获得。现在，该团队已经利用电磁波进行了实验。

“泽尔多维奇效应的工作原理是，如果物体以足够快的角速度旋转，通常会被物体吸收的角动量波实际上会被该物体放大。在这种情况下，该物体是一个铝制圆柱体，它的旋转速度必须快于入射辐射的频率，”克罗姆在关于这项新研究的声明中说。

“几年前，我和同事们成功地在声波中测试了这个理论，但直到最近的实验，它还没有在电磁波中得到证实。使用相对简单的设备——与旋转金属圆柱体相互作用的谐振电路——并通过创造所需的特定条件，我们现在已经能够做到这一点。 ”

为了进行实验，研究小组需要快速旋转铝圆柱体，以便从铝圆柱体的角度看到扭曲波以“负频率”进行角旋转移动。 

“放大的条件是从物体的旋转角度来看，”克罗姆解释道。 “撞击它的扭曲电磁场已经发生旋转多普勒频移，如此之多（或如此之低）以至于它们已经经历了零并进入了‘负’角频率。负频率意味着负吸收，这意味着放大。 ”

该团队希望在量子水平上研究这一现象。

研究小组在论文中总结道：“这些发现为融合两个以前互不相关领域的想法开辟了道路。” “特别是，一个具有启发性的前景是在量子状态下实现旋转体的泽尔多维奇电磁放大，即在机械旋转激发的量子真空中产生光子。”

该研究发表在《自然通讯》杂志上。