Kristalet fotonike përkulin dritën sikur të ishte nën ndikimin e gravitetit

Një grup bashkëpunues studiuesish kanë manipuluar sjelljen e dritës sikur të ishte nën ndikimin e gravitetit. Gjetjet, të cilat u botuan në revistën Physical Review A më 28 shtator 2023, kanë implikime të gjera për botën e shkencës së optikës dhe materialeve dhe kanë rëndësi për zhvillimin e komunikimeve 6G.

Teoria e relativitetit e Albert Ajnshtajnit ka vërtetuar prej kohësh se trajektorja e valëve elektromagnetike – duke përfshirë valët elektromagnetike të dritës dhe terahertz – mund të devijohet nga fushat gravitacionale.

Kohët e fundit, shkencëtarët kanë parashikuar teorikisht se përsëritja e efekteve të gravitetit – pra, pseudograviteti – është e mundur duke deformuar kristalet në rajonin e energjisë (ose frekuencës) më të ulët të normalizuar.

“Ne u nisëm për të eksploruar nëse shtrembërimi i rrjetës në kristalet fotonike mund të prodhojë efekte pseudograviteti,” tha profesori Kyoko Kitamura nga Shkolla e Inxhinierisë e Universitetit Tohoku.

Kristalet fotonike posedojnë veti unike që u mundësojnë shkencëtarëve të manipulojnë dhe kontrollojnë sjelljen e dritës, duke shërbyer si “kontrollues trafiku” për dritën brenda kristaleve. Ato ndërtohen duke rregulluar në mënyrë periodike dy ose më shumë materiale të ndryshme me aftësi të ndryshme për të bashkëvepruar dhe ngadalësuar dritën në një model të rregullt, të përsëritur. Për më tepër, efektet e pseudogravitetit për shkak të ndryshimeve adiabatike janë vërejtur në kristalet fotonike.

Kitamura dhe kolegët e saj modifikuan kristalet fotonike duke futur shtrembërimin e rrjetës; deformim gradual i ndarjes së rregullt të elementeve, gjë që prishi modelin e rrjetës së kristaleve protonike. Kjo manipuloi strukturën e brezit fotonik të kristaleve, duke rezultuar në një trajektore të lakuar të rrezes në mes – njësoj si një rreze drite që kalon pranë një trupi masiv qiellor siç është një vrimë e zezë.

Në mënyrë të veçantë, ata përdorën një kristal fotonik të shtrembëruar me silikon me një konstante rrjete primare prej 200 mikrometrash dhe valë terahertz. Eksperimentet demonstruan me sukses devijimin e këtyre valëve.

“Ashtu si graviteti përkul trajektoren e objekteve, ne dolëm me një mjet për të përkulur dritën brenda materialeve të caktuara,” shton Kitamura.

“Drejtim i tillë në aeroplan brenda rrezes terahertz mund të shfrytëzohet në komunikimin 6G. Akademikisht, gjetjet tregojnë se kristalet fotonike mund të shfrytëzojnë efektet gravitacionale, duke hapur shtigje të reja brenda fushës së fizikës së gravitonit,” tha profesori i asociuar Masayuki Fujita nga Universiteti i Osakës. .