Mākslīgais melnais caurums, kas izveidots ķīniešu laboratorijā

Ja neesat dzirdējis par metamateriāliem un to iespējām, kur jūs bijāt? Lielākā daļa plašsaziņas līdzekļu līdz šim ir vērsta uz neredzamības apmetņiem, taču tas ir tikai sākums tam, ko fiziķi var izbaudīt ar šīm lietām. Tikai pirms dažām nedēļām mēs apspriedām, kā metamateriālā atjaunot lielo sprādzienu. Un šī gada sākumā fiziķu grupa ierosināja, ka vajadzētu būt iespējai izveidot melno caurumu, izmantojot metamateriālus. Tā ir interesanta ideja, bet demonstrācija būtu aizraujošāka.

Soli uz priekšu Qiang Cheng un Tie Jun Cui valsts galvenajā milimetru viļņu laboratorijā Dienvidaustrumu universitātē Nanjingā, Ķīnā, kuri ir izmantojuši metamateriālus, lai savā laboratorijā izveidotu pasaulē pirmo mākslīgo melno caurumu. Jā, īsts melnais caurums.

Tas nav tik biedējoši, kā izklausās. Melnais caurums ir telpas apgabals, no kura gaisma nevar izkļūt (tāpēc tas ir melns). Saskaņā ar Einšteina relativitātes teoriju, melnie caurumi veidojas, kad telpu tā izkropļo liela masa, ka gaisma nevar izkļūt no gravitācijas lauka.

Bet gravitācijai nav jāiesaistās. Metamateriāli arī izkropļo telpu, ciktāl tas attiecas uz gaismu (patiesībā pastāv formāla matemātiska analoģija starp šiem optiskajiem un gravitācijas traucējumiem). Fiziķi jau ir izmantojuši šo kropļojumu, lai virzītu gaismu ap objektu metamateriālā, lai izveidotu neredzamības apmetni. Ja tas ir iespējams, vajadzētu būt iespējamiem arī eksotiskākiem izkropļojumiem.

Tagad Qiang un Tie ir radījuši metamateriālu, kas izkropļo telpu tik stipri, ka tajā ieplūstošā gaisma (šajā gadījumā mikroviļņi) nevar izbēgt.

Viņu melnais caurums sastāv no 60 iespiedshēmas plates slāņiem, kas sakārtoti koncentriskos apļos (skatiet attēlu zemāk). Iespiedshēmas plates ir pārklātas ar plānu vara slāni, no kura Qiang un Tie ir iegravējuši divu veidu rakstus, kas vai nu rezonē mikroviļņu frekvencē, vai ne.

Savos eksperimentos viņi ir izmērījuši mikroviļņus ar frekvenci 18 GHz, kas ieplūst un neviens neizplūst. Un to metamateriāla apļveida simetrija nozīmē, ka mikroviļņi tiek absorbēti visos virzienos vienlaikus. Tas, ko viņi ir uzbūvējuši, ir pasaulē pirmais mākslīgais melnais caurums. (Ja jums rodas jautājums, melnā cauruma absorbētā enerģija tiek izvadīta kā siltums.)

Tas ir aizraujošs fizikas gabals un ne tikai tāpēc, ka tas ir virsrakstu sagrābējs. Mākslīgie melnie caurumi varētu būt svarīgi pielietojumi ne tikai kā gaismas kombaini fotoelementiem. Melnā cauruma izredzes katrā mājsaimniecībā var nebūt tik tālu, kā izklausās.

Atsauce: arxiv.org/abs/0910.2159 : elektromagnētiskais melnais caurums, kas izgatavots no metamateriāliem

paslēpties