Uplatnenie nájde v optike či materiálovej vede a rovnako má význam pre rozvoj 6G komunikácie.
Čierna diera. Zdroj: iStockphoto.com
Japonským vedcom sa podarilo manipulovať so svetlom, ako keby bolo pod vplyvom gravitácie. Opatrným deformovaním fotonického kryštálu bol tím schopný vyvolať pseudogravitáciu na ohýbanie lúča svetla. Tieto jedinečné zistenia nájdu uplatnenie vo svete optiky či materiálovej vedy a rovnako majú význam pre rozvoj 6G komunikácie.
Napodobňovanie gravitácie
Jednou zo zvláštností Einsteinovej všeobecnej teórie relativity je, že svetlo je ovplyvnené štruktúrou časopriestoru, ktorá je sama osebe deformovaná gravitáciou. To je dôvod, prečo objekty s extrémne vysokou hmotnosťou, ako sú čierne diery alebo celé galaxie, deformujú svetlo a ohýbajú jeho dráhu.
Ak napríklad dôjde k vhodnej konštelácii a na jednej priamke ležíme my, vzdialená galaxia a niečo veľmi hmotné medzi nami, vznikne takzvaný Einsteinov prstenec. Lúče letiace zo vzdialeného zdroja sú ohnuté a vidíme ich prichádzať akoby z okolia hmotného objektu medzi nami – okolo vzniká svietiace halo. V prípade takejto výraznej deformácie hovoríme o silnom gravitačnom šošovkovaní.
Vedci nedávno teoreticky predpovedali, že by bolo možné napodobniť (replikovať) vplyv gravitácie – teda vytvoriť akúsi pseudogravitáciu – pomocou deformácie kryštálov v oblasti nižšej normalizovanej energie (alebo frekvencie). Pustili sa do toho práve výskumníci z Japonska a svoje zistenia publikovali v časopise Physical Review.
Stvárnenie čiernej diery. Zdroj: iStockphoto.com
Schopnosti fotonických kryštálov
Fotonické kryštály majú jedinečné vlastnosti, ktoré umožňujú vedcom manipulovať a kontrolovať vlastnosti svetla. Sú konštruované periodickým usporiadaním dvoch alebo viacerých materiálov s rôznou schopnosťou ovplyvňovať a spomaľovať svetlo v pravidelnom opakujúcom sa vzore.
Odborníci predpokladali, že deformácie v týchto kryštáloch môžu deformovať svetelné vlny spôsobom veľmi podobným gravitačným šošovkám. Tento jav dostal názov pseudogravitácia.
V novej štúdii tím otestoval jav v experimente s fotonickým kryštálom vyrobeným z kremíka. Vedci narušili kryštálovú štruktúru (s primárnou mriežkovou konštantou 200 mikrometrov) tak, že zmenili pravidelné usporiadanie elementov v mriežke. Vedci aplikovali v zariadení s laserom na kryštál svetelné vlny v rozsahu terahertzov (oblasť elektromagnetického spektra ležiaca na rozhraní mikrovlnného a infračerveného žiarenia).
Zariadenie malo dva výstupné porty na opačnej strane od vstupného portu lasera, usporiadané tak, že jeden bol nad vstupom a druhý pod ním. Ak by pseudogravitácia nefungovala, laser by sa pohyboval po priamke a nevyšiel by cez žiadny port. V zmenenom kryštáli však boli svetelné vlny úspešne ohnuté a smerovali k dolnému portu.
Takéto riadenie lúča v rovine v rozsahu terahertzov by sa dalo použiť podľa odborníkov v 6G komunikácii. Z akademického hľadiska tieto zistenia ukazujú, že fotonické kryštály by mohli využívať gravitačné efekty a otvárať nové cesty v oblasti kvantovej fyziky.
Zdroj: New Atlas, EurekaAlert, Quark
(JM)
