Чёрные дыры — одни из самых загадочных объектов во Вселенной, способные захватывать свет и материю, искривляя пространство-время. Их антиподы, белые дыры, остаются теоретической экзотикой, выталкивая свет и материю, но практически не встречаются в природе. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Advanced Photonics, демонстрирует создание уникального оптического устройства, способного имитировать как чёрную, так и белую дыру.
Группа учёных под руководством профессора Университета Саутгемптона Нины Вайдьи разработала устройство, принцип работы которого основан на явлении «когерентного идеального поглощения» световых волн. В зависимости от поляризации входящего света устройство либо полностью поглощает его, наподобие чёрной дыры, либо практически полностью отражает, что соответствует поведению белой дыры.
Ключевая часть устройства — ультратонкий поглотитель, в котором световые волны, сталкиваясь, образуют стоячую волну. При определённой поляризации свет полностью поглощается, при перпендикулярной — отражается, создавая эффект стоячей волны. Поляризационная чувствительность достигается за счёт геометрической фазы взаимодействующих пучков и пространственной когерентности.
«Небесные явления, особенно чёрные дыры, издавна будоражат воображение и вызывают исследовательский интерес у людей», — отмечает Нина Вайдья. Она подчёркивает: «Мы вводим понятие оптических чёрных и белых дыр, которые детерминированно поглощают почти весь свет одной поляризации, отталкивая свет другой, ортогональной поляризации». По её словам, «наше устройство может служить аналогом для изучения и исследования физики этих далёких космических явлений, а также стать основой для практических приложений».
Экспериментальное подтверждение работы устройства показало, что оно может манипулировать электромагнитными волнами, демонстрируя свойства, аналогичные поведению чёрных и белых дыр. В симуляциях чёрная дыра проявлялась отсутствием отражения, а белая — формированием стоячей волны из-за интерференции падающего и отражённого света.
Это открытие открывает новые горизонты для управления взаимодействием света и материи. Перспективы применения включают детектирование, преобразование энергии, мультиспектральную маскировку, технологии невидимости, а также усиление светоматериальных взаимодействий. Кроме того, устройство предоставляет исследователям инструмент для аналогового моделирования процессов, происходящих в экстремальных космических объектах.
Таким образом, созданное оптическое устройство не только расширяет фундаментальные знания о природе взаимодействия света и материи, но и прокладывает путь к новым технологиям, вдохновлённым загадками Вселенной.
Изображение носит иллюстративный характер
Группа учёных под руководством профессора Университета Саутгемптона Нины Вайдьи разработала устройство, принцип работы которого основан на явлении «когерентного идеального поглощения» световых волн. В зависимости от поляризации входящего света устройство либо полностью поглощает его, наподобие чёрной дыры, либо практически полностью отражает, что соответствует поведению белой дыры.
Ключевая часть устройства — ультратонкий поглотитель, в котором световые волны, сталкиваясь, образуют стоячую волну. При определённой поляризации свет полностью поглощается, при перпендикулярной — отражается, создавая эффект стоячей волны. Поляризационная чувствительность достигается за счёт геометрической фазы взаимодействующих пучков и пространственной когерентности.
«Небесные явления, особенно чёрные дыры, издавна будоражат воображение и вызывают исследовательский интерес у людей», — отмечает Нина Вайдья. Она подчёркивает: «Мы вводим понятие оптических чёрных и белых дыр, которые детерминированно поглощают почти весь свет одной поляризации, отталкивая свет другой, ортогональной поляризации». По её словам, «наше устройство может служить аналогом для изучения и исследования физики этих далёких космических явлений, а также стать основой для практических приложений».
Экспериментальное подтверждение работы устройства показало, что оно может манипулировать электромагнитными волнами, демонстрируя свойства, аналогичные поведению чёрных и белых дыр. В симуляциях чёрная дыра проявлялась отсутствием отражения, а белая — формированием стоячей волны из-за интерференции падающего и отражённого света.
Это открытие открывает новые горизонты для управления взаимодействием света и материи. Перспективы применения включают детектирование, преобразование энергии, мультиспектральную маскировку, технологии невидимости, а также усиление светоматериальных взаимодействий. Кроме того, устройство предоставляет исследователям инструмент для аналогового моделирования процессов, происходящих в экстремальных космических объектах.
Таким образом, созданное оптическое устройство не только расширяет фундаментальные знания о природе взаимодействия света и материи, но и прокладывает путь к новым технологиям, вдохновлённым загадками Вселенной.