Версия для слабовидящих
Представлен оптический аналог чёрной дыры Печать Email
Новости об инновациях
03.10.2013

Гравитационное линзирование, фотонная сфера… Это кажется совершенно нереализуемым на Земле и возможным только на очень отдалённых астрономических объектах. Тем не менее поведение света в окрестностях таких тел можно воспроизвести и в земных условиях.

В Национальной лаборатории микроструктур твёрдого тела (КНР) создано небольшое лабораторное устройство, способное заставить свет моделировать поведение излучения в районе чёрной дыры (ЧД).

f1_2.jpg Рис. 1. Оптический аналог чёрной дыры, построенный в лабораторных условиях (здесь и ниже иллюстрации S.N. Zhu et al.).

Суть идеи, которая лежит в основе модели чёрной дыры, предложенной группой Шинин Чжу (Shining Zhu), весьма проста. Разные материалы по-разному преломляют свет. Взяв пенополистироловый шарик, физики покрывали его слоем с постоянно изменяющимся коэффициентом преломления. Материал применялся один и тот же — полиметилметакрилат (оргстекло), но из-за разной толщины покрытия в разных точках поверхности микросферы коэффициент преломления всё же колебался, позволяя добиться нужного эффекта.

Учёные рассчитали изменения коэффициента таким образом, чтобы луч, падающий на поверхность, описывал полный круг по шарику, и последний становился как будто искажаемым объектом, встретившим на своём пути свет.

При этом, кроме гравитационного линзирования, в оптическом волноводе вокруг микросферы удалось продемонстрировать формирование чего-то вроде фотонной сферы чёрных дыр — области пространства за пределами горизонта событий ЧД.

Удалённость фотонной сферы от самой ЧД равна удалённости горизонта событий, увеличенной в полтора раза, но уже на этом расстоянии на фотоны действует мощнейшая гравитация, в силу чего они вращаются только по круговым орбитам. Иногда частицы могут вырываться с этих орбит или же окончательно проваливаться за горизонт событий.

Кажется, устройство, которое сами экспериментаторы нацеливают в первую очередь на задачи моделирования поведения света в окрестностях ЧД, не должно позволять однажды попавшему на него свету вырваться наружу — как настоящая чёрная дыра. Но чтобы облегчить использование установки, учёные нанесли на поверхность микросферы квантовые точки, поглощающие часть «затянутого» аналогом чёрной дыры света и затем переиспускающие его в виде более красного излучения.

Вот так и удалось смоделировать процесс гравитационного линзирования, вместо того чтобы просто продемонстрировать явление, слабо отличимое от обычного поглощения света.

f2_1.jpg Рис. 2. Искажения света в районе ЧД в теории (справа) и на практике (слева).

Схема, повторим, очень простая, но и весьма элегантная. И, похоже, она действительно впервые позволяет увидеть в лаборатории поведение довольно сложного космического объекта.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Photonics, а его препринт доступен на сайте arXiv.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2013/predstavlen-opticheskii-analog-chernoi-dyry

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта