Niemożliwe stało się możliwe: Naukowcy potwierdzili efekt Zeldowicza dla fal elektromagnetycznych

W latach siedemdziesiątych XX wieku Zeldowicz opracował teorię, według której fale, a właściwie skręcone fale, tj. z momentem pędu, po odbiciu od odpowiednio rotującego obiektu, mogą nie tylko nie stracić w takim zderzeniu części energii, ale nawet ją zyskać.

Co najciekawsze, przez bardzo długi czas naukowcy byli przekonani, że akurat w odniesieniu do fal elektromagnetycznych efektu Zeldowicza — bo taką nosi on nazwę — nie da się zaobserwować. Badacze pracujący pod kierownictwem dr Marion Cromb z Uniwersytetu Southampton mimo wszystko spróbowali i okazało się, że niemożliwe czasami jednak jest możliwe. W ramach swojego eksperymentu fizycy skierowali skręcone fale elektromagnetyczne w stronę obracającego się cylindra. Po dostrojeniu urządzenia i stworzeniu odpowiednich warunków cylinder nie tylko nie pochłaniał, ale wręcz wzmacniał fale elektromagnetyczne. Badacze zwracają uwagę, że efekt ten pojawia się dopiero wtedy, gdy cylinder obraca się szybciej niż częstotliwość padającego na niego promieniowania.

Czytaj także: Materia powstaje ze światła? Naukowcy znaleźli na to najmocniejszy eksperymentalny dowód, jaki dotychczas przedstawiono

Warto tutaj podkreślić, że zespół kierowany przez dr Cromb już wcześniej potwierdził istnienie tego efektu za pomocą fal dźwiękowych. Teraz jednak badacze po raz pierwszy zdołali potwierdzić go także w przypadku fal elektromagnetycznych. Wyniki eksperymentu zostały opublikowane w periodyku naukowym Nature Communications.

Efekt Zeldowicza jest związany z doskonale wszystkim znanym efektem Dopplera, który występuje, gdy częstotliwość fal zmienia się z powodu ruchu. Na przykład dźwięk syreny zmienia wysokość dźwięku, gdy pojazd zbliża się do obserwatora lub od niego oddala. W przypadku efektu Zeldowicza mamy do czynienia z „rotacyjnym przesunięciem Dopplera”, które powoduje, że częstotliwość skręconych fal zmniejsza się tak bardzo, że staje się ujemna. Ta ujemna częstotliwość z kolei prowadzi do wzmocnienia fali, a nie jej pochłaniania przez cylinder.

Dr Cromb wyjaśnia, że ​​z perspektywy obracającego się cylindra skręcone fale elektromagnetyczne doświadczają tak znaczącego przesunięcia Dopplera, że ​​ich częstotliwość zmienia się na ujemną. Ta ujemna częstotliwość odpowiada ujemnej absorpcji, czyli wzmocnieniem fal.

Czytaj także: Blokują Słońce. To, co uznawano za fikcję, stało się rzeczywistością

Naukowcy przyznają, że powodzenie eksperymentu przeprowadzanego zarówno z falami dźwiękowymi, jak i elektromagnetycznymi wskazuje na to, że jest to zjawisko o fundamentalnym znaczeniu dla całej fizyki. Nic zatem dziwnego, że naukowcy zastanawiają się już, czy efekt Zeldowicza da się potwierdzić także w zakresie fizyki kwantowej, np. w przypadku wzmacniania fal w próżni kwantowej.

Niezależnie jednak od tego, już obecne odkrycia mogą mieć praktyczne zastosowanie. Naukowcy uważają, że ich odkrycia mogą przynieść sporo korzyści specjalistom od inżynierii elektrycznej, w szczególności w zakresie ulepszania technologii, takich jak generatory indukcyjne stosowane w turbinach wiatrowych.