211service.com
Kā izveidot melnā cauruma lāzeru
Viens no aizraujošākajiem atklājumiem teorētiskajā fizikā pēdējos gados ir formālā matemātiskā līdzība starp veidu, kā telpa laiks un daži materiāli ietekmē gaismu.
Fiziķi ir izmantojuši šo ideju, lai parādītu, kā veidot melnos caurumus, izmantojot tā sauktos metamateriālus, kas virza gaismu eksotiskā veidā. Patiešām, ķīniešu fiziķi 2009. gadā uzbūvēja tieši šādu mākslīgu melno caurumu.
Analoģiju var skatīt vēl tālāk. Šādā veidā ir iespējams izveidot ne tikai melnos caurumus, bet arī to ekvivalentus, kas ir apgriezti laikā – baltos caurumus. Turklāt gan šiem baltajiem, gan melnajiem caurumiem vajadzētu radīt Hokinga starojumu. Šī ir spontāna starojuma emisija cauruma punktā, no kura neatgriežas, ko sauc par notikumu horizontu.
Šī spontānā starojuma emisija ir dīvaina un sarežģīta parādība. Neviens nav novērojis Hokinga starojumu ne no astrofiziskiem melnajiem caurumiem, ne no laboratorijas radītajiem (lai gan pašlaik tiek apspriests viens vai divi apgalvojumi). Bet daži fiziķi šaubās par tā esamību.
Tātad, ja Hokinga starojums patiešām pastāv, ko mēs varētu ar to darīt? Šodien mēs saņemam atbildi no Daniele Faccio no Heriot-Watt universitātes Skotijā un dažiem draugiem. Šie puiši paskaidro, kā izmantot šo spontāno starojuma emisiju lāzera izgatavošanai.
Viņu ideja ir izveidot melno caurumu blakus baltajam caurumam, lai notikumu horizontus atdalītu tikai daži simti mikrometru un izveidotu nelielu dobumu. Tad viņi parāda, ka, kad gaisma tiek ielaista šajā dobumā, tā tiek atspoguļota no baltā cauruma horizonta uz melnā cauruma horizontu, atkal atpakaļ uz balto un tā tālāk.
Faccio un co turpina parādīt, ka katra atstarošanas laikā Hokinga starojums efektīvi palielina staru kūli, tādējādi pastiprinot to. Viņi saka, ka šis piedevas process ir logaritmisks, tāpēc neliela gaismas sēkla galu galā rada intensīvu starojuma staru.
Tomēr viņu īstais triumfs ir parādīt, kā laboratorijā var izgatavot šādu ierīci. Viņi norāda, ka noteiktu materiālu laušanas koeficients ir atkarīgs no gaismas intensitātes tajos. Tātad pati gaisma maina refrakcijas indeksu.
Tas nozīmē, ka ļoti intensīvs stars var radīt milzīgu refrakcijas indeksa gradientu. Šis gradients var būt tik stāvs, ka tas darbojas kā notikumu horizonts. Faktiski viens impulss var izveidot melnā cauruma horizontu tā priekšējā malā un baltā cauruma horizontu tā aizmugurē.
Tieši šādu stāvokli šie puiši meklē. Viņi turpina teikt, ka vajadzētu būt iespējai to izdarīt optiskajos viļņvados, kas izgatavoti no dimanta. Viņi ir pārbaudījuši ideju skaitliski un saka, ka tā darbojas, kā paredzēts.
Faccio un co ātri norāda, ka dimantu ir iespējams izaudzēt vairāk vai mazāk jebkurā formā, tāpēc vajadzētu būt iespējai šo ideju pārbaudīt laboratorijā tagad. Tāpēc šķiet, ka tas norāda, ka šāda veida jaunu pastiprināšanas procesu var novērot reālos apstākļos, viņi saka.
Tas būtu ārkārtējs eksperiments — melnā cauruma lāzers laboratorijā. Forši!
Atsauce: arxiv.org/abs/1209.4993 : Optiskie melno caurumu lāzeri