211service.com
Sztuczna czarna dziura stworzona w chińskim laboratorium
Jeśli nie słyszałeś o metamateriałach i ich możliwościach, gdzie byłeś? Większość dotychczasowych relacji w mediach skupiała się na pelerynach-niewidkach, ale to dopiero początek zabawy, jaką fizycy mogą mieć z tymi rzeczami. Zaledwie kilka tygodni temu dyskutowaliśmy o tym, jak odtworzyć wielki wybuch wewnątrz metamateriału. A na początku tego roku grupa fizyków zasugerowała, że powinno być możliwe stworzenie czarnej dziury przy użyciu metamateriałów. To ciekawy pomysł, ale pokaz byłby bardziej ekscytujący.
Idź naprzód Qiang Cheng i Tie Jun Cui z State Key Laboratory of Millimeter Waves na Southeast University w Nanjing w Chinach, którzy wykorzystali metamateriały do stworzenia pierwszej na świecie sztucznej czarnej dziury w swoim laboratorium. Tak, prawdziwa czarna dziura.
To nie jest tak przerażające, jak się wydaje. Czarna dziura to obszar przestrzeni, z którego światło nie może uciec (dlatego jest czarne). Zgodnie z teorią względności Einsteinsa, czarne dziury powstają, gdy przestrzeń zostaje tak zniekształcona przez dużą masę, że światło nie może uciec z pola grawitacyjnego.
Ale grawitacja nie musi być zaangażowana. Metamateriały zniekształcają także przestrzeń, jeśli chodzi o światło (w rzeczywistości istnieje formalna matematyczna analogia między tymi zniekształceniami optycznymi i grawitacyjnymi). Fizycy już wykorzystali to zniekształcenie do kierowania światła wokół obiektu w metamateriale, aby stworzyć pelerynę-niewidkę. Jeśli to możliwe, to powinny być też możliwe bardziej egzotyczne zniekształcenia.
Teraz Qiang i Tie stworzyli metamateriał, który zniekształca przestrzeń tak mocno, że wchodzące do niej światło (w tym przypadku mikrofale) nie może uciec.
Ich czarna dziura składa się z 60 warstw płytki drukowanej ułożonych w koncentryczne okręgi (patrz rysunek poniżej). Płytki drukowane są pokryte cienką warstwą miedzi, z której Qiang i Tie wytrawili dwa rodzaje wzorów, które albo rezonują w częstotliwości mikrofalowej, albo nie.
W swoich eksperymentach zmierzyli mikrofale przy 18 GHz wchodzące i żadne nie wychodzące. A kołowa symetria ich metamateriału oznacza, że mikrofale są absorbowane we wszystkich kierunkach jednocześnie. To, co zbudowali, to pierwsza na świecie sztuczna czarna dziura. (Jeśli się zastanawiasz, energia pochłonięta przez czarną dziurę jest emitowana jako ciepło.)
To ekscytujący kawałek fizyki i to nie tylko dlatego, że jest nagłówkiem. Sztuczne czarne dziury mogą mieć ważne zastosowania, nie tylko jako zbieracze światła w fotowoltaice. Perspektywa czarnej dziury w każdym gospodarstwie domowym może nie być tak odległa, jak się wydaje.
Nr ref.: arxiv.org/abs/0910.2159 : Elektromagnetyczna czarna dziura wykonana z metamateriałów