Materialele speciale minuscule pot imita evenimente astronomice, inclusiv captarea luminii în găurile negre și perturbarea orbitelor planetare, un nou raport din septembrie. Fizica naturii propune. Forma și designul unor astfel de materiale le pot permite oamenilor de știință să facă experimente anterior imposibile prin reproducerea unor aspecte ale cerului pe banca de laborator.
„Astrofizicienii construiesc un telescop și urmăresc cerul și, dacă au noroc, în viața lor, vor vedea unul sau două evenimente”, spune coautorul studiului, Xiang Zhang, de la Universitatea din California, Berkeley și Laboratorul Național Lawrence Berkeley. „Acum nu trebuie să așteptați 100 de ani pentru a observa fenomene interesante. Acum îl putem studia într-un experiment de masă.”
Zhang și colegii săi propun să imite cosmosul folosind o serie de materiale artificiale care răsucesc și contorsionează lumina și alte unde electromagnetice în moduri neobișnuite. Aceste materiale, cunoscute sub numele de metamateriale, ghidează lumina în direcții pe care materialele normale nu le pot.
Titluri Știri științifice, în căsuța dvs. de e-mail
Titluri și rezumate ale celor mai recente articole Știri științifice, livrate în căsuța dvs. de e-mail în fiecare joi.
multumim pentru inregistrare!
A apărut o problemă la înregistrarea dvs.
Noul studiu „ar putea oferi o nouă inspirație fizicienilor și astrofizicienilor particulelor”, comentează Ulf Leonhardt de la Universitatea St. Andrews din Scoția. „Dacă începi să faci experimente în laborator, creează surprize și perspective noi.”
Echipa lui Zhang propune o nouă clasă de metamateriale – numite capcane de fotoni cu indice continuu – care poate direcționa lumina într-un mod care o captează în interior. Printr-o serie de calcule, cercetătorii ajung la concluzia că amestecurile de cupru și aer, sau amestecurile din aliajul fosfură de arseniură de galiu indiu și aer, ar crea un astfel de material.
„Lumina care călătorește printr-un metamaterial este foarte asemănătoare cu lumina care călătorește prin univers”, spune Zhang. Deși materialul nu este același cu spațiul, iar regiunea de captare nu este exact ca o gaură neagră, Zhang spune că, în anumite condiții, „fizica funcționează exact la fel, așa că o poți folosi pe una pentru a o studia pe cealaltă”.
În alte calcule, cercetătorii au descoperit că, cu unele modificări de bază în design, noua clasă de metamateriale ar putea modela și sisteme haotice, cum ar fi mișcările planetare dezordonate, prin inducerea haosului în undele electromagnetice.
Construirea acestor metamateriale nu prezintă o provocare majoră, spune Leonhardt. „Nu este atât de departe”, spune el. „În viitorul nu prea îndepărtat, vom vedea astfel de lucruri.”
Pe lângă faptul că îi ajută pe cercetători să studieze întrebări fundamentale despre univers, aceste metamateriale pot oferi și noi modalități de stocare a energiei. Aplicațiile practice ar putea include antene mai mici și mai puternice și dispozitive de captare a energiei, spune Leonhardt. „Ar putea fi spin-off-uri interesante.”
În special, spune Zhang, metamaterialele propuse ar putea fi modalitatea perfectă de a concentra și reține lumina, creând o celulă solară extrem de eficientă. Lumina prinsă și menținută în loc ar putea fi colectată pentru utilizarea energiei. O astfel de celulă solară ar putea fi mult mai eficientă decât cele utilizate în prezent, spune el.