В лаборатории на Земле повторили трюк черной дыры: ученые создали псевдогравитацию

Группа японских ученых представила свое новое исследование в издании Physical Review A. В нем они описали результаты своего эксперимента с искривлением света. Ученые смогли управлять светом таким образом, как если бы на него влияла гравитация. Во время искажения фотонного кристалла они смогли вызвать появление псевдогравитации, чтобы искривить луч света. Ученые считают, что результаты их эксперимента можно использовать в оптических системах, пишет New Atlas.

Общая теория относительности Эйнштейна гласит, что ткань пространства-времени искривляется гравитацией, но сама ткань пространства-времени влияет на поведение света. Поэтому объекты, имеющие очень большую массу, например, черные дыры, галактики или скопления галактик, искривляют свет и увеличивают его. Благодаря такому эффекту, который называется гравитационное линзирование, можно увидеть более далекие объекты, которые иначе увидеть невозможно.

Ученые уже знали, что существует теоретическая возможность использовать подобное искривление света в фотонных кристаллах. Такие кристаллы используют для управления светом в оптических системах, а также для проведения разных экспериментов в оптике (раздел физики, изучающий поведение и свойства света). Фотонные кристаллы создают с помощью объединения нескольких материалов в периодические структуры. Согласно теории, искривление света в этих кристаллах может привести к тому, что свет будет искривляться и увеличиваться так же, как и во время гравитационного линзирования в космосе. Такое явление назвали псевдогравитацией.

Ученые решили проверить верность теории с помощью фотонного кристалла, созданного из кремния. Кристаллическая структура была искажена таким образом, что ячейки в решетке, которые изначально были размещены на одинаковом расстоянии, на поверхности кристалла стали более деформированными. После этого ученые направили лазер на кристалл, который содержал волны света в терагерцовом диапазоне.

Устройство, куда поместили кристалл, имело два выхода на противоположной стороне от направления входа лазерного луча. Один выход находится над местом входа лазера, а второй – под ним. По словам авторов исследования, если бы не было влияния псевдогравитации, то лазерный луч прошел бы прямо и не вышел ни через один из двух выходов, то есть не эффекта искривления невозможно было бы наблюдать. Но в искаженном фотонном кристалле, свет переместился к нижнему выходу от направления входа лазера.

По словам ученых, такой метод управления светом можно использовать в оптических системах и других устройствах. Также этот эксперимент может стать хорошей основой для проведения исследований в области оптики. Например, ученые считают, что подобное управление светом с волнами в терагерцовом диапазоне могут быть применимы в связи 6G.

Также исследователи считают, что на основе полученных результатов можно сделать вывод, что фотонные кристаллы могут использовать эффекты гравитации и это дает возможность искать такую гипотетическую частицу, как гравитон, которая считается переносчиком гравитационного взаимодействия.