涡旋流中超辐射的观测

波散射现象在几乎所有科学领域中都普遍存在，从生物学到物理学。当入射波散射离开障碍物时，它会被部分反射和部分透射。由于散射体吸收了部分入射能量，反射波携带的能量少于入射波。然而，如果障碍物在旋转，这一过程可以逆转，波可以被放大，从散射体中提取能量。尽管这种被称为超辐射的现象已在多种理论场景中（从旋转圆柱体上的电磁辐射散射到入射到旋转黑洞上的引力波）得到了深入分析，但从未被观测到。在此，我们详细描述了实验室中对超辐射的首次探测。我们观察到，在水面上传播的平面波在被排水涡旋散射后得到放大。实验中测得的最大放大率为 20%，是在 6.25 cm 深的流体中对于 3.70 Hz 的波获得的。我们的结果与由快速旋转引起的超辐射散射相一致。特别是，排水的流体可以将其部分旋转能量转移给入射的低频波。我们的实验发现将为黑洞物理学提供新的见解，因为浅水波在排水流体上的散射构成了黑洞的类比。我们相信，特别是鉴于最近对引力波的观测，我们的结果将推动对引力波超辐射观测的进一步研究（包括理论和实验）。