Artificiellt svart hål skapat i kinesiskt labb

Om du inte har hört talas om metamaterial och vad de kan göra, var har du varit? Det mesta av mediabevakningen hittills har fokuserat på osynlighetskappor men det är bara början på det roliga fysiker kan ha med det här. För bara några veckor sedan diskuterade vi hur man återskapar big bang inuti ett metamaterial. Och tidigare i år föreslog en grupp fysiker att det borde vara möjligt att skapa ett svart hål med hjälp av metamaterial. Det är en intressant idé men en demonstration skulle vara mer spännande.

Steg fram Qiang Cheng och Tie Jun Cui vid State Key Laboratory of Millimeter Waves vid Southeast University i Nanjing, Kina, som har använt metamaterial för att skapa världens första konstgjorda svarta hål i sitt labb. Japp, ett riktigt svart hål.

Det är inte riktigt så läskigt som det låter. Ett svart hål är ett område i rymden från vilket ljus inte kan fly (det är därför det är svart). Enligt Einsteins relativitetsteori bildas svarta hål när rymden blir så förvrängd av en stor massa att ljus inte kan fly från dess gravitationsfält.

Men gravitationen behöver inte vara inblandad. Metamaterial förvränger också rymden, när det gäller ljus i alla fall (det finns faktiskt en formell matematisk analogi mellan dessa optiska och gravitationsförvrängningar). Fysiker har redan utnyttjat denna förvrängning för att styra ljus runt ett objekt i ett metamaterial för att skapa en osynlighetsmantel. Om det är möjligt, borde mer exotiska förvrängningar också vara möjliga.

Nu har Qiang och Tie skapat ett metamaterial som förvränger rymden så allvarligt att ljus som kommer in i det (i det här fallet mikrovågor) inte kan fly.

Deras svarta hål består av 60 lager av kretskort arrangerade i koncentriska cirklar (se bilden nedan). De tryckta kretskorten är belagda i ett tunt lager av koppar från vilket Qiang och Tie har etsat två typer av mönster som antingen resonerar vid mikrovågsfrekvens eller inte.

I sina experiment har de mätt mikrovågor på 18 GHz som går in och ingen kommer ut. Och den cirkulära symmetrin hos deras metamaterial gör att mikrovågorna absorberas åt alla håll samtidigt. Det de har byggt är världens första konstgjorda svarta hål. (Om du undrar så avges energin som absorberas av det svarta hålet som värme.)

Det är ett spännande stycke fysik och inte bara för att det är en rubrik. Konstgjorda svarta hål skulle kunna ha viktiga tillämpningar inte minst som ljusskördare för solceller. Utsikten till ett svart hål i varje hushåll är kanske inte så långsökt som det låter.

Ref: arxiv.org/abs/0910.2159 : Ett elektromagnetiskt svart hål tillverkat av metamaterial

Dölj