Учёные создали искусственную чёрную дыру

🕛 19.10.2009, 11:07

Впервые создана электромагнитная "чёрная дыра", затягивающая окружающий её свет. Устройство, которое функционирует в микроволновом диапазоне частот, вскоре может быть усовершенствовано до взаимодействия с видимым светом, а это в свою очередь откроет новые перспективы для таких приложений, как получение электричества из солнечного излучения. Теоретическая модель "настольной" чёрной дыры была предложена ранее в этом году Евгением Наримановым и Александром Килдишевым из Университета Пердью (Purdue University) в Уэст-Лафайетт, штат Индиана. Их идея состоит в имитировании свойств космического объекта, чья гравитация искажает окружающее пространство-время и затягивает материю и электромагнитные волны. Нариманов с Килдишевым заметили, что должна существовать возможность построить устройство, которое будет способно искривлять путь света по направлению к своему центру похожим образом. По их расчётам, это можно сделать с помощью цилиндрической структуры из ядра и расположенных вокруг оболочек из концентрических колец.

Ключ к получению нужного эффекта состоит в том, чтобы заставить диэлектрическую проницаемость плавно изменяться от наружной поверхности устройства к внутренней. Это будет аналогом искривления пространства-времени. В точке, где находится ядро, диэлектрическая проницаемость должна совпадать с этой величиной для ядра, чтобы свет поглощался вместо отражения. Теперь Ти Жун Куи (Tie Jun Cui) и Кьянг Ченг (Qiang Cheng) из Юго-восточного университета (Southeast University) в Нанджинге, Китай, превратили теорию в практику и создали чёрную дыру для микроволн. Разработка включает 60 кольцеобразных слоёв ленты из так называемого метаматериала. Наверняка многие читатели нашего ресурса знакомы с этим термином. Вкратце напомним, что он представляет из себя композитный материал со специфическими свойствами, благодаря которым обладает отрицательным коэффициентом преломления. Чаще всего упоминается в связи с технологией невидимости.

Лента имеет сложную микроструктуру с постепенно изменяющимися характеристиками. 40 слоёв формируют внешнюю оболочку, ещё 20 внутренних создают "поглотитель". "Когда оказавшаяся рядом электромагнитная волна попадает в устройство, она будет направлена к ядру чёрной дыры и поглощена им, - объясняет Куи. - Волна не выйдет за его пределы". Поскольку энергия не может бесследно пропасть, она конвертируется в тепло. Нариманов признался, что поражён воплощением теории: "Я удивлён такой быстрой реализацией". Создание устройства с поглощением излучения в оптическом диапазоне не обещает быть простым, потому как видимый свет имеет меньшую длину волны. Соответственно и структура метаматериала должна отличаться. К слову, создающие эффект невидимости покрытия также пока не умеют "прятать" объект в видимом спектре.

Куи тем не менее уверен в успешном решении предстоящих задач: "я ожидаю, что наша демонстрация оптической чёрной дыры произойдёт в конце 2009 года". Звучит оптимистично. Как уже упоминалось, подобное устройство пригодится в накоплении солнечной энергии, например в тех регионах, где традиционные зеркала не справляются. А солнечную ячейку можно поместить в само ядро чёрной дыры. По словам Нариманова, если это сработает, отпадёт нужда в огромных параболических зеркалах.