Los científicos utilizan un cristal para desviar la luz, como un pequeño agujero negro: ScienceAlert

Los físicos han distorsionado un tipo de material conocido como cristal fotónico para doblar el camino de la luz de la misma manera que lo haría al atravesar un campo gravitacional, como lo describe la teoría general de la relatividad de Einstein.

El resultado, según un equipo dirigido por el ingeniero electrónico Kanji Nanjyo del Instituto de Tecnología de Kioto, tiene implicaciones para el control de la luz, especialmente en lo que se refiere a la tecnología óptica y de comunicaciones.

«Queremos explorar si la distorsión de la red en cristales fotónicos puede producir efectos de pseudogravedad». explica la profesora Kyoko Kitamura de la Universidad de Tohoku.

«Así como la gravedad desvía la trayectoria de los objetos, hemos creado una forma de desviar la luz dentro de ciertos materiales».

En teoría, cualquier objeto con masa debería afectar la trayectoria de la luz. Podemos ver este efecto cuando miramos el cosmos, ya que objetos gigantes como galaxias y cúmulos de galaxias curvan el espacio-tiempo tan bruscamente que cualquier luz que lo atraviese se mancha y distorsiona.

A medida que los objetos disminuyen de tamaño, la debilidad de la gravedad se vuelve cada vez más evidente y sus efectos de deformación se vuelven cada vez más difíciles de observar.

Los científicos pensaron que podrían replicar el efecto a menor escala utilizando cristales fotónicos. Son nanoestructuras muy ordenadas y repetitivas en las que el índice de refracción de la luz cambia periódicamente, produciendo un efecto iridiscente; ejemplos en la naturaleza incluyen ópalos, plumas de pavo realy el alas brillantes de mariposas.

Estos cristales son relativamente fáciles de crear artificialmente, disponiendo dos materiales diferentes que interactúan de manera diferente con la luz. Los científicos notaron Antes de eso, los propios cristales podían servir como analogía del espacio-tiempo, y sus estructuras representaban un camino. conocido como geodésico. A medida que la luz pasa a través de su estructura, su trayectoria normalmente recta puede desviarse tanto como la luz puede curvarse en el espacio, en lo que se describe como una especie de pseudogravedad.

Los investigadores decidieron intentar crear y manipular la pseudogravedad de los cristales fotónicos distorsionando experimentalmente sus cristales fotónicos. Crearon cristales fotónicos de silicio e introdujeron distorsión al deformar el espacio entre elementos ordenados.

Esto alteró la forma en que el cristal interactuaba con la luz, produciendo un haz curvo, como la luz que pasa alrededor de un pequeño agujero negro.

Los experimentos en los que pasaron un rayo a través del cristal y observaron cómo y dónde emergía validaron los esfuerzos del equipo. Esto podría ayudar en el estudio de la gravedad, un fenómeno que aún se sigue investigando. no entiendo completamente – pero también tiene implicaciones para el desarrollo tecnológico, dice el equipo.

«Esta dirección del haz en el plano dentro del rango de terahercios podría aprovecharse en la comunicación 6G». dice el físico Masayuki Fujita de la Universidad de Osaka.

«Académicamente, los hallazgos muestran que los cristales fotónicos pueden aprovechar los efectos gravitacionales, abriendo nuevos caminos en el campo de la física de gravitones».

La investigación fue publicada en Revisión física A.