Gravitace dokáže se světlem divy. Kredit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman.

Z obecné teorie relativity vyplývá, že gravitace ohýbá časoprostor a tím pak i dráhu světelných paprsků, které tímto časoprostorem prolétají. Mívá to podivuhodné důsledky, například v podobě gravitačních čoček, kdy mamutí gravitační vliv vesmírných objektů zvětšuje obrazy jiných objektů, které pozorujeme daleko za nimi.

Vlevo deformovaný fotonický krystal. Kredit: Nanjyo et al. (2023), Physical Review A.

Naše civilizaci si nejspíš ještě počká, než vyrobí vesmírnou gravitační čočku. Fyzici ale nedávno objevili možnost, jak napodobit tento jev ve fotonických krystalech.

Tyto struktury se používají v různých optických zařízeních i experimentech. Obvykle je tvoří materiály, co jsou uspořádané do periodických vzorů.

Experiment s pseudogravitací. Kredit: Nanjyo et al. (2023), Physical Review A.

Dřívější teoretické studie předpovídaly, že by fotonické krystaly s prostorově narušenou strukturou měly měnit dráhu elektromagnetického záření velmi podobně jako vesmírné gravitační čočky. Říká se tomu pseudogravitace.

Kyoko Kitamura. Kredit: Kitamura lab., Tohoku University

Japonský tým odborníků vedený Kyoko Kitamura z Tohoku University, pseudogravitaci otestoval v experimentu. Vytvořili fotonický krystal z křemíku, jemuž narušili strukturu, aby byla vhodným způsobem deformovaná. Pak na fotonický krystal svítili terahertzovým zářením.

Experiment byl navržený tak, že pokud by pseudogravitace nefungovala, paprsek záření by vyšel ven proti vstupu.

Laskavý čtenář již určitě uhodl, že se terahertzový paprsek odklonil ze své dráhy a šťastný japonský tým ho detekoval. Podle Kitamury a spol. by z toho mohla být zajímavá metoda pro manipulaci světelných paprsků v optických systémech a dalších podobných zařízeních.

Vzhledem k tomu, že jde o terahertzové záření, by se pseudogravitace mohla uplatnit ve vyvíjených 6G technologiích. Pro fyziky, co studují obtížně uchopitelnou gravitaci, by to rovněž mohl být zlatý důl.

Video: Photonic Crystals

Literatura

New Atlas 16. 10. 2023.

Physical Review A 108: 033522.