Группа ученых провела эксперименты, с целью достичь управления светом таким образом, будто он подвергается воздействию гравитации, используя искаженные фотонные кристаллы. Эти результаты, опубликованные в журнале Physical Review A, имеют значительное значение для развития оптики и материаловедения, а также для усовершенствования связи 6G.
Согласно теории относительности Альберта Эйнштейна, гравитационные поля могут отклонять траекторию электромагнитных волн, включая световые и терагерцовые волны. Недавние теоретические исследования подсказывали, что эффекты псевдогравитации могут быть воспроизведены путем искажения кристаллической структуры в области низкой нормированной энергии или частоты.
Профессор Кёко Китамура из Университета Тохоку руководил экспериментом и пояснил:
Мы хотели проверить, способно ли искажение фотонных кристаллов вызывать эффекты псевдогравитации.
Фотонные кристаллы обладают уникальными свойствами, позволяющими ученым контролировать поведение света внутри них, что делает их по сути "диспетчерами света" внутри кристаллов. Они создаются путем регулярного размещения различных материалов с разными оптическими свойствами в определенном узоре. Кроме того, фотонные кристаллы могут демонстрировать эффекты псевдогравитации, которые связаны с адиабатическими изменениями.
Исследователи изменили фотонные кристаллы, внесли искажение в их решетку, что нарушило регулярную структуру. Это воздействие изогнуло путь света внутри кристалла, подобно тому, как свет изгибается при прохождении мимо массивного космического объекта, например, черной дыры.
Эксперимент включал использование кремниевых искаженных фотонных кристаллов с первичной постоянной решетки в 200 микрометров и работу с терагерцовыми волнами. Эти эксперименты успешно продемонстрировали отклонение траектории световых волн.
Масаюки Фудзита, доцент Университета Осаки, прокомментировал:
Мы смогли, как и гравитация, изменить траекторию света внутри определенных материалов. Это управление световыми лучами в терагерцовом диапазоне может быть применено в технологии связи 6G. С точки зрения академии, наши результаты подтверждают, что фотонные кристаллы способны использовать гравитационные эффекты, открывая новые горизонты в физике гравитона.