Lubang hitam pertama untuk cahaya diciptakan di Bumi

17:13 14 Oktober 2009 oleh Anil Ananthaswamy



Elektromagnetik "lubang hitam" yang menyebalkan dalam cahaya sekitarnya telah dibangun untuk pertama kalinya.

Perangkat, yang bekerja pada frekuensi gelombang mikro, akan segera diperluas untuk menjebak cahaya, mengarah pada cara yang sama sekali baru panen energi matahari untuk menghasilkan listrik.

Sebuah desain teoritis atas meja lubang hitam untuk menjebak cahaya diusulkan pada paper yang dipublikasikan awal tahun ini oleh Evgenii Narimanov dan Alexander Kildishev dari Universitas Purdue di West Lafayette, Indiana. Gagasan mereka adalah untuk meniru sifat-sifat lubang hitam kosmologis, yang intens gravitasi membelokkan ruang-waktu di sekitarnya, menyebabkan setiap materi atau radiasi terdekat untuk mengikuti ruang-waktu melengkung dan spiral ke dalam.

Narimanov dan Kildishev beralasan bahwa itu harus mungkin untuk membangun sebuah perangkat yang membuat kurva cahaya ke dalam arah pusatnya dengan cara yang sama. Mereka menghitung bahwa hal ini dapat dilakukan oleh sebuah struktur silinder yang terdiri dari inti pusat dikelilingi oleh cincin konsentris cangkang.

Tidak ada pelarian

Kunci untuk membuat kurva cahaya ke dalam adalah membuat shell permitivitas - yang mempengaruhi komponen listrik gelombang elektromagnetik - meningkatkan lancar dari luar ke permukaan batin. Hal ini analog dengan lengkungan ruang-waktu di dekat lubang hitam. Pada titik di mana shell memenuhi inti, yang permitivitas cincin harus cocok bahwa inti, sehingga cahaya yang diserap daripada tercermin.

Sekarang Tie Juni Cui dan Qiang Cheng di Universitas Tenggara di Nanjing, Cina, telah berpaling Kildishev Narimanov dan teori dalam praktek, dan membangun sebuah "lubang hitam" untuk frekuensi gelombang mikro. Terbuat dari 60 annulus strip yang disebut "meta-bahan", yang sebelumnya telah digunakan untuk membuat mantel tembus pandang.

Setiap strip mengambil bentuk sebuah papan sirkuit terukir dengan karakteristik yang rumit perubahan struktur progresif dari satu strip ke berikutnya, sehingga bervariasi permitivitas lancar. 40 strip luar membentuk shell dan batin 20 strip membentuk absorber.

"Ketika insiden gelombang elektromagnetik hits perangkat, gelombang akan terperangkap dan dibimbing di wilayah shell menuju inti dari lubang hitam, dan kemudian akan diserap oleh inti," kata Cui. "Gelombang tidak akan keluar dari lubang hitam." Dalam perangkat mereka, inti diserap mengubah cahaya menjadi panas.

Cepat bekerja

Narimanov terkesan oleh Cui dan Cheng pelaksanaan rancangannya. "Saya terkejut bahwa mereka telah melakukan itu begitu cepat," katanya.

Fabrikasi alat yang menangkap panjang gelombang optik dengan cara yang sama tidak akan mudah, seperti cahaya memiliki panjang gelombang lipat lebih kecil daripada radiasi gelombang mikro. Ini akan memerlukan struktur yang akan terukir Sejalan dengan lebih kecil.

Cui yakin bahwa mereka bisa melakukannya. "Saya berharap bahwa demonstrasi kami optik lubang hitam akan tersedia pada akhir tahun 2009," katanya.

Alat tersebut dapat digunakan untuk memanen energi surya di tempat-tempat cahaya terlalu menyebar untuk cermin untuk berkonsentrasi di salah satu sel surya. Optik lubang hitam akan menyedot semuanya dalam dan mengarahkannya pada sel surya duduk di inti. "Kalau yang bekerja, Anda tidak akan lagi memerlukan parabola besar ini cermin untuk mengumpulkan cahaya," kata Narimanov.

Journal referensi: Applied Physics Letters (jilid 95, p041106), dan "Sebuah lubang hitam elektromagnetik terbuat dari metamaterials" oleh Tie Juni Cui dan Qiang Cheng's (preprint arsip)

sumber, newscientist