Ученые описали работу с искаженными фотонными кристаллами

На модерации Отложенный

Новый кристалл может отклонять свет, как это сделала бы черная дыра. Это явление, называемое псевдогравитацией, может быть использовано в технологии связи 6G, считают авторы нового исследования, опубликованного 28 сентября в журнале Physical Review A.

Это средство связи следующего поколения будет передавать информацию по беспроводной сети на сверхвысоких скоростях. Поскольку кристалл имитирует то, что происходит, когда свет проходит мимо черных дыр и других сверхплотных космических объектов, новая методика также может быть использована для изучения так называемой квантовой гравитации, теории, которая объединит квантовую механику и теорию относительности Альберта Эйнштейна.

Согласно теории относительности, на свет и другие электромагнитные волны могут влиять гравитационные силы. Это называется гравитационным линзированием, и астрономы постоянно используют его для изучения массивных космических объектов, таких как квазары. Воссоздать такой эффект в лабораторных условиях сложно, учитывая потребность в огромном количестве массы, но ученые давно подозревали, что они могли бы имитировать это явление, используя кристаллические материалы.

Чтобы добиться этого, Киоко Китамура, профессор высшей школы инженерии Университета Тохоку в Японии, и ее коллеги начали с фотонных кристаллов, которые представляют собой кристаллы с регулярной сеткой, способные замедлять свет, когда он проходит через них.

Команда постепенно искажала эти кристаллы, разрушая кристаллическую решетку, а затем пропускала лучи света через кристаллы и наблюдала, как они отклоняются.

"Подобно тому, как гравитация изгибает траекторию объектов, мы придумали средство для изгиба света в определенных материалах", - сказал Китамура.

Манипулирование светом таким образом - один из потенциальных путей развития коммуникационных технологий следующего поколения, которые потребуют передачи информации в терагерцевом диапазоне, или выше 100 гигагерц. (Технология 5G достигает максимальной частоты 71 гигагерц.) Исследователи считают, что творческое манипулирование светом - один из способов достижения этих частот. Новый материал также может найти применение в научных исследованиях.

"Полученные результаты показывают, что фотонные кристаллы могут использовать гравитационные эффекты, открывая новые пути в области физики гравитонов", - говорится в заявлении соавтора исследования Масаюки Фудзиты, адъюнкт-профессора Университета Осаки в Японии.

Гравитон - это гипотетическая квантовая частица, которая управляет силой притяжения. Такая частица еще не наблюдалась, и ученые до конца не выяснили, как эта частица могла бы выглядеть в теории.