Il y a cinquante ans, Sir Roger Penrose a eu une idée folle : et si on pouvait extraire de l'énergie d'un trou noir en rotation ? Son plan impliquait qu'une particule entre dans l'ergosphère du trou noir (une région où l'espace-temps est entraîné dans le mouvement), se divise en deux, et qu'une moitié s'échappe avec plus d'énergie qu'elle n'en avait au départ. Yakov Zel'dovich a ensuite suggéré que des ondes pourraient réaliser un tour similaire en rebondissant sur quelque chose tournant assez vite.

Aujourd'hui, des chercheurs du CUNY Advanced Science Research Center ont construit un dispositif qui fait exactement cela – sans la partie « tourner à une vitesse proche de celle de la lumière ». Écrivant dans Nature, l'équipe a créé un appareil radiofréquence qui ne tourne jamais physiquement mais trompe les ondes électromagnétiques en leur faisant croire qu'elles sont dans un mixeur cosmique. En modifiant rapidement les propriétés d'un anneau de résonateurs électroniques selon une séquence soigneusement chronométrée, ils ont généré une rotation synthétique qui tourne effectivement plus vite que la lumière. Spoiler : oui, c'est autorisé en laboratoire.

« Notre approche facilite une nouvelle méthode d'interaction onde-matière dans laquelle des ondes avec des propriétés rotationnelles sélectionnées extraient de l'énergie d'une rotation synthétique conçue dans le temps, produisant une forme d'amplification sélective à large bande », a déclaré le chercheur principal Andrea Alù, qui a clairement mérité sa chaire Einstein.

L'auteure principale Hadiseh Nasari a qualifié l'expérience de triomphe de la transformation de la théorie en pratique, ajoutant que la plateforme pourrait aider à explorer tout, de l'astrophysique à la science quantique. Le co-auteur principal Hady Moussa a expliqué que les ondes avec les bonnes caractéristiques rotationnelles ont joyeusement aspiré l'énergie du système, recréant le processus Penrose-Zel'dovich en miniature.

Au-delà de la physique des trous noirs, les chercheurs pensent que cette rotation synthétique pourrait conduire à des avancées dans les communications sans fil, l'optique et les technologies quantiques – une fois qu'ils auront compris comment transformer une démonstration de laboratoire en quelque chose que l'on peut réellement tenir. Les travaux ont été financés par le Département de la Défense des États-Unis, la National Science Foundation et la Fondation Simons, ce qui est bien car construire des trous noirs factices n'est pas bon marché.