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扭曲的晶体用“伪引力”来像黑洞做的一样弯曲光

(2023-10-25 15:30:04)

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扭曲的晶体用“伪引力”来像黑洞做的一样弯曲光

By Stephanie Pappas

2023/10/25

研究人员已经用一种特殊的晶体像一个黑洞会的一样来弯曲光的轨迹，一种被称为“伪引力”的现象。

按照相对论，光和其它电磁波能被引力影响。 (Image credit: NeoLeo via Shutterstock)

一种新的晶体能像一个黑洞一样弯曲光，造成光线从它的通常直线路径弓绕开。

按照9月28日发表在《物理评论A》杂志上的这项新研究的作者，这种被称为伪引力的现象可被用于6G通信技术。这种下一代通信将以超高速无线传输信息。因为晶体模仿当光线经过黑洞和其他超致密空间天体时发生的，新技术也可被用于研究所谓的量子引力，一种将量子力学和阿尔伯特·爱因斯坦的相对论统一的理论。

按照相对论，光和其他电磁波能被引力影响。这被称为引力透镜，天文学家一直用它来研究类星体等大质量空间天体。鉴于需要宏大量的质量，在一个实验室环境中重新创造这样一个效果是困难的，但科学家们长期以来一直怀疑他们可以用晶体材料来模拟这种现象。

为这样做，日本东北大学工程研究生院教授北村恭子（Kyoko Kitamura）和她的同事从光子晶体开始，光子晶体是两种或两种以上以一种有规律的网格一样图案排列的晶体，能够随光穿过它们减慢光。该团队逐渐扭曲了这些晶体，扰乱这种晶格，然后照射光束通过晶体并观察了它们偏转。

北村在一份声明中说，“就像引力弯曲物体的轨迹一样，我们想出一种在某些材料中弯曲光的方法”。

以这种方式操纵光是下一代通信技术的一种潜在途径，这将需要以特拉赫兹或100千兆赫以上发送信息。（5G技术的最大出口为71千兆赫）。研究人员相信创造性的操纵光是一种来达到这些频率的方法。这种新材料也可以在研究中有应用。