Кристалл для искривления траектории света: инженеры смоделировали процессы в чёрной дыре

Новый кристалл, используемый японцами, способен изменять направление света, аналогично воздействию чёрной дыры, что вызывает отклонение света от его обычного прямого пути. Согласно исследованию, опубликованному 28 сентября в журнале Physical Review ,это феномен, называемый "псевдогравитацией". Его можно применять в технологии 6G для беспроводной связи следующего поколения с высокой скоростью передачи данных. Этот кристалл имитирует поведение света вблизи чёрных дыр и других сверхплотных космических объектов, что также делает его полезным инструментом для исследования квантовой гравитации, теории, объединяющей квантовую механику и теорию относительности Эйнштейна.

Согласно теории относительности, гравитация влияет на свет и другие электромагнитные волны, что приводит к явлению гравитационного линзирования. Астрономы часто используют это явление для изучения массивных космических объектов, таких как квазары. Реплицировать этот эффект в лабораторных условиях сложно из-за необходимости большой массы, но учёные давно предполагали, что можно имитировать его, используя кристаллические материалы.

Для достижения этой цели в Японии профессор аспирантуры инженерного факультета Университета Тохоку Кёко Китамура и её коллеги начали с фотонных кристаллов, которые представляют собой кристаллические структуры, способные замедлять свет и расположенные в регулярной сетке. Эти кристаллы были постепенно искажены путем нарушения их кристаллической решетки, после чего через них были проведены лучи света, и было зафиксировано, как свет изменяет своё направление.

"Мы разработали метод преломления света внутри определенных материалов, аналогичный воздействию гравитации на объекты", — отметил Китамура.

Манипуляция светом таким образом представляет один из потенциальных путей развития коммуникационных технологий следующего поколения, которые требуют передачи данных в терагерцовом диапазоне или даже выше 100 гигагерц. (Максимальная частота 5G технологии составляет 71 гигагерц.) Исследователи считают, что креативное управление светом может помочь достичь этих частот. Этот новый материал также может найти применение в научных исследованиях.

"С точки зрения науки результаты показывают, что фотонные кристаллы могут эмулировать гравитационные эффекты, что открывает новые горизонты в области физики гравитонов", — говорится в заявлении Масаюки Фуджита, доцента Университета Осаки в Японии.

Гравитон - это гипотетическая квантовая частица, которая передает гравитационную силу. На данный момент такая частица не была наблюдена, и ученые еще не установили ее физические свойства.