Наука и технологии - Компоненты и устройства

Над первой рукотворной чёрной дырой для микроволнового излучения работали российско-американские теоретики и китайские инженеры. Ловушка для электромагнитных волн получилась довольно компактной.

Теоретическое описание устройства, которое могло бы затягивать световые лучи, представили в начале года Александр Килдышев и Владимир Шалаев из университета Пардью. Тогда учёные выпустили статью в журнале Physical Review Letters (её также можно скачать здесь, PDF-документ, 3,05 мегабайта).

В основе идеи лежало представление о космических чёрных дырах, которые благодаря сильнейшей гравитации искривляют пространство-время и затягивают в свои недра всю окружающую материю и излучение.

Американские физики посчитали, что существует возможность создания устройства, которое схожим образом искривляло бы световые лучи и приводило их к своему центру. Для этого необходимо было бы построить цилиндрическую структуру, состоящую из центрального ядра и ряда концентрических колец.

Изменяя путь прохождения света, необходимо сделать так, чтобы диэлектрическая проницаемость колец, влияющая на электрическую составляющую электромагнитного излучения, постепенно (и плавно) возрастала от края к центру. Подобное устройство было бы аналогом искривления пространства-времени близ настоящей чёрной дыры. Чтобы в центре не произошло отражения, а наоборот, свет поглотился, диэлектрическая проницаемость ядра должна совпасть с таковой у последнего кольца.

Так рукотворная чёрная дыра выглядит в реальности (внешний диаметр 22 сантиметра). 60 концентрических слоёв различаются не только физическими характеристиками, но и формой, которая показана на врезках (фото Qiang Cheng, Tie Jun Cui).

Именно такой аппарат создали Те Цзунь Цуй (Tie Jun Cui) и Цян Чэн (Qiang Cheng) из Юго-восточного университета Нанкина (Southeast University in Nanjing): 60 колец, сложных структур из метаматериалов (metamaterial), составляют оболочку устройства (40 внешних колец) и ядро-поглотитель (20 внутренних). Правда, пока китайским учёным удалось таким образом поймать лишь микроволновое излучение.

"Когда электромагнитная волна попадает на поверхность устройства, она захватывается и направляется от оболочки к центру, где поглощается. Ядро преобразует абсорбированный свет в тепло", — рассказывает Цуй.

"Не ожидал, что им удастся так быстро реализовать эту идею на практике", — комментирует Евгений Нариманов, ещё один сотрудник лаборатории профессора Шалаева, который участвовал во многих работах подобного рода.

Что же касается видимого света, то его китайские физики пообещали поглотить к концу года. И это несмотря на то, что работать с ним будет гораздо сложнее. Длина волн видимого света на порядок меньше того же значения для микроволнового излучения, а значит, и отлавливающие их кольца должны быть более миниатюрными.

Новинку можно будет использовать для создания более эффективных солнечных батарей. Например, "чёрная дыра" пригодится там, где много рассеянного света. Ведь подобное устройство затягивает в себя лучи любого направления. "Если мы добьёмся чего-то подобного, нам больше не понадобятся эти гигантские параболические зеркала", — считает Нариманов.

Элтайм.ру, по материалам membrana.ru