Kunstigt sort hul lavet i kinesisk laboratorium

Hvis du ikke har hørt om metamaterialer og hvad de kan, hvor har du så været? Det meste af mediedækningen hidtil har fokuseret på usynlighedskapper, men det er kun begyndelsen på det sjove fysikere kan have med disse ting. For kun et par uger siden diskuterede vi, hvordan man genskaber big bang inde i et metamateriale. Og tidligere i år foreslog en gruppe fysikere, at det burde være muligt at skabe et sort hul ved hjælp af metamaterialer. Det er en interessant idé, men en demonstration ville være mere spændende.

Træd frem Qiang Cheng og Tie Jun Cui ved State Key Laboratory of Millimeter Waves ved Southeast University i Nanjing, Kina, som har brugt metamaterialer til at skabe verdens første kunstige sorte hul i deres laboratorium. Ja, et rigtigt sort hul.

Det er ikke helt så skræmmende, som det lyder. Et sort hul er et område i rummet, hvorfra lys ikke kan undslippe (det er derfor, det er sort). Ifølge Einsteins relativitetsteori dannes sorte huller, når rummet bliver så forvrænget af en stor masse, at lyset ikke kan undslippe sit gravitationsfelt.

Men tyngdekraften behøver ikke at være involveret. Metamaterialer forvrænger også rummet, hvad lys angår alligevel (faktisk er der en formel matematisk analogi mellem disse optiske og gravitationsforvrængninger). Fysikere har allerede udnyttet denne forvrængning til at styre lyset rundt om et objekt i et metamateriale for at skabe en usynlighedskappe. Hvis det er muligt, så burde mere eksotiske forvrængninger også være mulige.

Nu har Qiang og Tie skabt et metamateriale, der forvrænger rummet så alvorligt, at lys, der kommer ind i det (i dette tilfælde mikrobølger), ikke kan undslippe.

Deres sorte hul består af 60 lag printplade arrangeret i koncentriske cirkler (se billedet nedenfor). De trykte kredsløb er belagt med et tyndt lag kobber, hvorfra Qiang og Tie har ætset to typer mønstre, som enten giver genlyd ved mikrobølgefrekvens eller ikke gør det.

I deres eksperimenter har de målt mikrobølger ved 18 GHz, der går ind og ingen kommer ud. Og den cirkulære symmetri af deres metamateriale gør, at mikrobølgerne absorberes i alle retninger på én gang. Det, de har bygget, er verdens første kunstige sorte hul. (Hvis du undrer dig, udsendes energien, der absorberes af det sorte hul, som varme.)

Det er et spændende stykke fysik og ikke kun fordi det er en overskriftsfanger. Kunstige sorte huller kunne have vigtige anvendelser ikke mindst som lyshøstere til solcelleanlæg. Udsigten til et sort hul i enhver husstand er måske ikke så langt ude, som det lyder.

Ref: arxiv.org/abs/0910.2159 : Et elektromagnetisk sort hul lavet af metamaterialer

skjule