物理学家扭曲了一种称为光子晶体的材料,以改变光的路径,就像光穿过引力场一样,正如爱因斯坦所描述的那样。
京都工业大学电子工程师 Kanji Nanjyo 领导的团队表示,这一结果对光的控制具有重要意义,特别是在光学和通信技术方面。
“我们开始探索光子晶体中的晶格畸变是否会产生伪重力效应,”北村恭子教授解释道来自东北大学。
“就像重力弯曲物体的轨迹一样,我们想出了一种在某些材料内弯曲光线的方法。”
理论上,任何有质量的物体都会影响光的路径。当我们凝视宇宙时,我们可以看到这种影响,因为像星系和星系团这样的巨型天体如此明显地弯曲时空,以至于任何穿过它的光都变得。
随着物体质量的缩小,重力的弱点变得越来越明显,其扭曲效应变得越来越难以观察。
科学家们认为,他们也许能够使用以下方法在较小规模上复制这种效果光子晶体。这些是高度有序且重复的纳米结构,其中光的折射率周期性变化,产生;自然界中的例子包括蛋白石,孔雀羽毛,以及闪闪发光的蝴蝶翅膀。
通过排列两种与光相互作用不同的不同材料,这些晶体相对容易人工制造。科学家们注意到在此之前,晶体本身可以作为时空的类比,它们的结构代表一条路径称为测地线。当光穿过其结构时,其通常笔直的路径会发生很大的偏差,就像光在空间中弯曲一样,这被称为伪重力。
研究人员开始尝试通过实验扭曲光子晶体来创造和操纵光子晶体伪重力。他们创造了硅光子晶体,并通过使有序元件之间的间距变形来引入畸变。
这改变了晶体与光相互作用的方式,产生弯曲的光束——就像光围绕一个微小的通道传播一样。。
他们让光束穿过晶体并观察它如何以及在哪里出现的实验验证了团队的努力。这可能有助于研究重力——我们仍然在研究重力这种现象不完全理解- 但也对技术发展产生影响,该团队表示。
“这种太赫兹范围内的平面内波束控制可以在 6G 通信中得到利用。”物理学家藤田雅之说大阪大学学士。
“在学术上,研究结果表明光子晶体可以利用引力效应,在引力子物理领域开辟新的途径。”
该研究发表于物理评论A。