Elektromagnetický „Zeldovičův jev“ může krást energii z rotujícího systému

Sovětský fyzik ze stalinského uzavřeného města Jakov Zeldovič před půlstoletím vymyslel způsob, jak těžit energii z rotujícího systému, s využitím rotačního Dopplerova jevu. Britští fyzici to nejprve zkusili se zvukovými vlnami a teď potvrdili, že „Zeldovičův jev“funguje s elektromagnetickými vlnami. Časem chtějí mechanickou rotací těžit fotony z kvantového vakua.

Zeldovičův elektromagnetický experiment. Kredit: University of Southampton

Jakov Zeldovič byl typický vědecký přízrak stalinské éry. Psychopatický sovětský režim ho držel v jednom z největších tajných uzavřených měst Sarov (Gorký-130, Arzamas-16 nebo také Kremlev), jako exota v hodně nevlídné zoologické zahradě, kde tento geniální fyzik samouk z právnické rodiny stavěl sovětskou jadernou a termojadernou bombu.

Dopplerův jev. Kredit: Ekko, kismalac, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Kromě toho měl velmi široký záběr působení v základním výzkumu, od hydrodynamiky a fyziky termojaderných reakcí až po kosmologii. Je mu připisováno mnoho objevů a jeho jméno nese celá řada jevů, faktorů, modelů a mechanismů, včetně bizarních záležitostí typu Zeldovičova palačinka (Zeldovich pancake), která popisuje teoretickou kondenzaci plynu v souvislosti s prvotní hustotní fluktuací po Velkém třesku.

Marion Crombová. Kredit: M. Crombová.

Asi před půlstoletím Zeldovič navázal na Penrosův proces z roku 1969, který, stručně řečeno, počítá s odebíráním energie z rotující černé díry. Zeldovič tehdy navrhl o poznání praktičtější způsob, jak krást energii z rotujícího systému. Jeho mechanismus, pro který se vžilo neurčité označení Zeldovičův jev (tedy jeden z mnoha Zeldovičových jevů), je založený na rotačním Dopplerově jevu.

Rotační Dopplerův jev je podobný jako mnohem známější lineární varianta tohoto jevu, jen je omezený na kruhový prostor. Opět jde o změnu frekvence (a vlnové délky) přijímaného oproti vysílanému vlnění, kvůli vzájemnému pohybu přijímače a vysílače. Pokud se povrch otáčí dostatečně rychle, může dojít k přechodu z kladné frekvence na zápornou, což uloupí část energie rotace povrchu. Záporná frekvence znamená zápornou absorpci vln, čili jejich zesílení.

Britská fyzička Marion Crombová z University of Southampton a její kolegové to nejprve v roce 2020 úspěšně zkusili se zvukovými vlnami. Teď si troufli na elektromagnetické vlny. Experiment byl vcelku jednoduchý. Rotujícím objektem byl hliníkový válec. Aby se Zeldovičův jev projevil, musel válec rotovat rychleji, než jaká byla frekvence přicházejícího záření.

Crombová s kolegy se teď chystají prověřit tento Zeldovičův jev na kvantové úrovni. Doufají, že se jim povede generovat fotony z kvantového vakua s využitím mechanické rotace.

Video: Amplification of twisted sound waves