Physiker haben eine Materialart, die als photonischer Kristall bekannt ist, deformiert, um den Weg des Lichts umzulenken, als würde es durch ein Gravitationsfeld laufen, wie in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie beschrieben.

Laut einem Team unter der Leitung des Elektronikingenieurs Kanji Nanjyo vom Kyoto Institute of Technology hat der Befund Auswirkungen auf die Steuerung von Licht, insbesondere im Hinblick auf Optik und Kommunikationstechnologie.

„Wir wollten untersuchen, ob Gitterverzerrungen in photonischen Kristallen zu Pseudogravitationseffekten führen könnten.“ Professor Kyoko Kitamura erklärt Von der Tohoku-Universität.

„So wie die Schwerkraft die Bahn von Objekten verbiegt, haben wir einen Weg gefunden, Licht im Inneren bestimmter Materialien zu verbiegen.“

Theoretisch sollte jedes Objekt mit Masse den Weg des Lichts beeinflussen. Wir können diesen Effekt sehen, wenn wir das Universum betrachten, wo riesige Objekte wie Galaxien und Galaxienhaufen die Raumzeit so deutlich krümmen, dass jedes durch sie hindurchtretende Licht verzerrt und verzerrt wird.

Wenn Objekte kleiner werden, wird die Schwächung der Schwerkraft stärker, und Warp-Effekte werden immer schwerer wahrnehmbar.

Wissenschaftler dachten, sie könnten den Effekt möglicherweise in einem kleineren Maßstab reproduzieren Photonische Kristalle. Es handelt sich um hochgeordnete, sich wiederholende Nanostrukturen, in denen sich der Brechungsindex des Lichts periodisch ändert und so einen schillernden Effekt erzeugt. Beispiele finden sich in der Natur Opal, Pfauenfedernund das Schimmernde Schmetterlingsflügel.

Es ist relativ einfach, diese Kristalle künstlich herzustellen, indem man zwei verschiedene Materialien anordnet, die unterschiedlich auf Licht reagieren. Wissenschaftler haben es bemerkt Zuvor hätten Kristalle selbst als Metapher für die Raumzeit dienen können, da ihre Strukturen einen Weg darstellten Bekannt als Geodäsie. Wenn Licht durch seine Struktur dringt, kann sein normalerweise gerader Weg so stark gebogen werden, wie Licht sich durch den Raum biegen kann, was als eine Art Pseudogravitation bezeichnet wird.

Die Forscher wollten versuchen, die falsche Schwerkraft photonischer Kristalle zu erzeugen und zu manipulieren, indem sie ihre photonischen Kristalle experimentell verformten. Sie stellten photonische Siliziumkristalle her und führten Verzerrungen ein, indem sie den Abstand zwischen angeordneten Elementen verzerrten.

Dadurch veränderte sich die Art und Weise, wie der Kristall mit Licht interagierte und einen gekrümmten Strahl erzeugte – wie Licht, das um ein kleines Schwarzes Loch herumläuft.

Experimente, bei denen sie einen Strahl durch einen Kristall schickten und beobachteten, wie und wo er erschien, bestätigten die Bemühungen des Teams. Dies könnte bei der Erforschung der Schwerkraft hilfreich sein, einem Phänomen, das wir immer noch verfolgen Ich verstehe es nicht ganz – aber es hat auch Auswirkungen auf die Technologieentwicklung, sagt das Team.

„Die Strahlsteuerung im Flugzeug im Terahertz-Bereich kann für die 6G-Kommunikation genutzt werden.“ sagt der Physiker Masayuki Fujita Von der Universität Osaka.

„Akademisch gesehen zeigen die Ergebnisse, dass photonische Kristalle die Auswirkungen der Schwerkraft nutzen und so neue Wege auf dem Gebiet der Gravitonenphysik eröffnen können.“

Die Forschung wurde veröffentlicht in Körperliche Untersuchung a.