Ученые воспроизвели "конец времени" в лаборатории

26 июля 2011 года

Группа физиков из университетов Мэриленда и Пердью (США) придумали способ воспроизвести в лаборатории излучение черных дыр, предсказанное знаменитым британским физиком Стивеном Хокингом в 1974 году, а также получить эффект "конца времени", сообщается в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.

В настоящее время многие научные группы в мире ведут исследования метаматериалов - не существующих в природе объектов, позволяющих за счет неоднородности их структуры менять направление и свойства электромагнитных волн и управлять свойствами света.

С помощью метаматериалов можно, например, создавать "плащи-невидимки", способные в определенном диапазоне электромагнитного излучения делать невидимыми предметы.

Игорь Смолянинов (Igor Smolyaninov), Эрен Хуанг (Ehren Hwang) и Евгений Нариманов (Evgenii Narimanov) изучили физические эффекты на границах метаматериалов, диэлектрическая постоянная которых имеет разный знак в разных направлениях, что приводит к необычной форме волнового уравнения, описывающего распространение света.

Между волновым уравнением, описывающим распространение света, есть математическая аналогия с уравнением, описывающем движение частиц в так называемом пространстве Минковского с двумя пространственными и одной "временной" координатой. "При этом роль "временной" координаты играет одно из пространственных направлений", - пояснил Смолянинов.

Это сходство позволило ученым теоретически предсказать необычные физические эффекты на границах метаматериалов в зависимости от их ориентации - возникновение излучения Хокинга и "остановку времени".

Согласно предсказанию Хокинга, черные дыры должны являться источником потока элементарных частиц, который и получил название "излучение Хокинга". Благодаря этому излучению черные дыры могут постепенно "испаряться".

"Для одной ориентации граница (определенных метаматериалов) ведет себя как "черная дыра", из которой при определенных условиях можно наблюдать аналог излучения Хокинга. При другом направлении границы волновое уравнение выглядит так, что плавное течение "времени" как бы обрывается. Нам удалось пронаблюдать этот эффект в эксперименте", - сказал Смолянинов.

Для проверки своих расчетов ученые использовали полоски полиметилметакрилата, нанесенные на золотую подложку таким образом, чтобы знак диэлектрической постоянной такого метаматериала различался в зависимости от направления. Далее ученые освещали метаматериал с помощью лазера с длиной волны 488 нанометров и наблюдали предсказанные эффекты.

Ранее Франко Бельджорно (Franco Belgiorno) из университета Милана и его коллеги заявили, что они смогли получить излучение Хокинга, обстреливая мощными импульсами инфракрасного лазерного излучения образцы другого метаматериала.