Saradnička grupa istraživača je manipulisala ponašanjem svetlosti kao da je pod uticajem gravitacije. Nalazi, koji su objavljeni u časopisu Fizički pregledi A 28. septembra 2023. godine, imaju dalekosežne implikacije za svet optike i nauke o materijalima i imaju značaj za razvoj 6G komunikacija.
Teorija relativnosti Alberta Ajnštajna odavno je utvrdila da se putanja elektromagnetnih talasa — uključujući svetlosne i terahercne elektromagnetne talase — može skrenuti gravitacionim poljima.
Naučnici su nedavno teorijski predvidjeli da je repliciranje efekata gravitacije – tj. pseudogravitacije – moguće deformisanjem kristala u nižoj normalizovanoj energetskoj (ili frekvencijskoj) oblasti.
„Nameravali smo da istražimo da li izobličenje rešetke u fotonskim kristalima može da proizvede efekte pseudogravitacije“, rekla je profesorka Kjoko Kitamura sa Fakulteta inženjerskih nauka Univerziteta Tohoku.
Fotonski kristali poseduju jedinstvena svojstva koja omogućavaju naučnicima da manipulišu i kontrolišu ponašanje svetlosti, služeći kao „kontrolori saobraćaja“ za svetlost unutar kristala. Konstruisani su periodičnim slaganjem dva ili više različitih materijala sa različitim sposobnostima interakcije i usporavanja svetlosti u redovnom, ponavljajućem obrascu. Štaviše, efekti pseudogravitacije usled adijabatskih promena primećeni su u fotonskim kristalima.
Kitamura i njene kolege su modifikovali fotonske kristale uvodeći distorziju rešetke; postepena deformacija pravilnog razmaka elemenata, što je narušilo rešetkasti obrazac protonskih kristala. Ovo je manipulisalo strukturom fotonske trake kristala, što je rezultiralo zakrivljenom putanjom snopa u sredini – baš kao svetlosni zrak koji prolazi pored masivnog nebeskog tela kao što je crna rupa.
Konkretno, koristili su fotonski kristal izobličen silicijumom sa primarnom konstantom rešetke od 200 mikrometara i teraherc talasima. Eksperimenti su uspešno demonstrirali otklon ovih talasa.
„Slično kao što gravitacija savija putanju objekata, došli smo do načina da savijemo svetlost unutar određenih materijala“, dodaje Kitamura.
„Ovakvo upravljanje snopom u ravni u okviru terahercnog opsega moglo bi da se iskoristi u 6G komunikaciji. Akademski, nalazi pokazuju da fotonski kristali mogu da iskoriste gravitacione efekte, otvarajući nove puteve u oblasti fizike gravitona“, rekao je vanredni profesor Masajuki Fudžita sa Univerziteta u Osaki.
