✨︎ Resumen (TL;DR):
- Un equipo de científicos de CUNY logró recrear la física del proceso Penrose-Zeldovich utilizando un dispositivo de radiofrecuencia estático.
- El sistema utiliza rotación sintética para simular un giro que supera de forma teórica la velocidad de la luz y así amplificar ondas.
- Este avance proporciona una plataforma experimental para desarrollar chips fotónicos, computadoras cuánticas y mejorar antenas de comunicación.
Un equipo de científicos del Centro de Investigación Científica Avanzada del CUNY Graduate Center (CUNY ASRC) en Nueva York logró recrear en laboratorio la física teórica que permitiría extraer energía de un agujero negro en rotación. Mediante un sistema electrónico que simula un giro ultrarrápido sin mover una sola pieza, los investigadores consiguieron amplificar ondas de radio, validando de forma práctica una teoría que permaneció inaccesible por más de 50 años.
El experimento, cuyos resultados se publicaron en la prestigiosa revista Nature en 2026, se basa en el proceso planteado originalmente por el premio Nobel Roger Penrose y el físico Yakov Zeldovich. Su teoría postulaba que un objeto o una onda que interactúa con un cuerpo que rota a velocidades extremas puede extraer energía de ese giro y salir amplificado.
Poner a prueba esta idea en el mundo real era mecánicamente imposible. Cualquier material físico conocido se despedazaría por la fuerza centrífuga antes de alcanzar la velocidad necesaria para detonar el fenómeno.
El truco de la rotación sintética
Para sortear este límite material, el equipo diseñó una alternativa en la que no se mueve ningún componente físico. La rotación sintética es una técnica de ingeniería que simula el giro extremo de un objeto físico mediante la alteración ultraveloz de sus propiedades electromagnéticas.
Los científicos construyeron un anillo de resonadores electrónicos y utilizaron una computadora para alterar sus propiedades en una secuencia sincronizada. Este cambio encadenado creó un patrón que corría por el anillo a una velocidad tan alta que, para las ondas entrantes, el sistema se comportaba como si girara más rápido que la luz.
Al inyectar ondas de radio con la rotación adecuada en el dispositivo, el fenómeno conocido como superradiancia rotacional ocurrió con éxito. Las ondas de radio salieron amplificadas tras extraer energía del sistema temporalmente modificado.
Hady Moussa, coautor principal del estudio, detalló el avance científico: “Las ondas con las características rotacionales apropiadas extrajeron energía del sistema y se amplificaron, reproduciendo la física esencial del proceso Penrose-Zeldovich. Nuestro método se apoya en metamateriales diseñados para controlar cómo se propagan las ondas.”
Por su parte, Andrea Alù, investigador principal del proyecto y director de la Iniciativa de Fotónica del CUNY ASRC, explicó el alcance de este desarrollo: “Nuestro enfoque facilita un nuevo método de interacción entre onda y materia, en el que las ondas con propiedades rotacionales seleccionadas extraen energía de una rotación sintética diseñada en el tiempo, produciendo una forma de amplificación selectiva de banda ancha.”
Este avance ofrece una plataforma experimental para investigar la física extrema sin salir de la Tierra. Hadiseh Nasari, investigadora posdoctoral y autora principal del artículo, destacó sus alcances: “Este experimento exitoso lleva de la teoría a la práctica las ideas sobre dinámica rotacional extrema y crea una plataforma experimental versátil para explorar una amplia variedad de fenómenos en la intersección de la astrofísica, la física de ondas y la ciencia cuántica. El trabajo tiene implicaciones para avances en ciencia fundamental y en comunicaciones, óptica y fotónica.”
Las aplicaciones prácticas de esta tecnología apuntan hacia el desarrollo de chips fotónicos de nueva generación, la mejora en las señales de comunicaciones inalámbricas y el procesamiento de datos en computadoras cuánticas. El proyecto contó con el financiamiento del Departamento de Defensa de Estados Unidos, la Fundación Nacional de Ciencia (NSF) y la Fundación Simons.
