تمكن علماء في اليابان من تلاعب الضوء كما لو كان يتأثر بالجاذبية. من خلال تشويه بلورة فوتونية بعناية، نجح الفريق في استدعاء “الجاذبية الزائفة” لثني شعاع من الضوء، والأمر الذي يمكن أن يكون له تطبيقات مفيدة في أنظمة البصريات.
إحدى عجائب نظرية آينشتاين للنسبية العامة هي أن الضوء يتأثر بنسيج الزمكان ذاته، والذي يتم تشويهه بواسطة الجاذبية. ولهذا السبب، تسبب الأجسام ذات الكتل العالية للغاية، مثل الثقوب السوداء أو المجرات الكاملة، فوضى كبيرة في الضوء، حيث يثني مساره ويكبر الأشياء البعيدة.
في الدراسات الأخيرة، تم التنبؤ بأنه يمكن تكرار هذا التأثير في البلورات الفوتونية. تُستخدم هذه الهياكل للتحكم في الضوء في أجهزة وتجارب البصريات، وعمومًا يتم صنعها عن طريق ترتيب مواد متعددة في أنماط دورية. كان من المفترض نظريًا أن التشوهات في هذه البلورات يمكن أن تحول موجات الضوء بطريقة مشابهة جدًا لعدسات الجاذبية على نطاق الكون. وقد أُطلق على هذه الظاهرة اسم “الجاذبية الزائفة”.
في الدراسة الجديدة، قام الفريق بتجربة الفكرة في بلورة فوتونية مصنوعة من السيليكون. قاموا بتشويه هيكل البلورة بحيث أصبحت خلايا الشبكة، التي كانت في البداية متجانسة على بعد 200 ميكرومتر، أكثر تشوهًا عبر السطح. ثم تم توجيه شعاع ليزري بموجات ضوء في نطاق التيراهيرتز إلى البلورة.
كان الجهاز يحتوي على منفذي إخراج على الجانب المعاكس لمنفذ الإدخال للليزر، حيث تم ترتيب أحدهما أعلى والآخر أسفل من المدخل. إذا لم تكن الجاذبية الزائفة في العمل، فإن الليزر كان سيسلك مسارًا مستقيمًا ولن يخرج من أي من المنافذ – ولكن في البلورة المشوهة، تم توجيه موجات الضوء بنجاح نحو المنفذ السفلي.
يقول الفريق أن هذه التقنية يمكن أن تكون وسيلة مفيدة جدًا للتلاعب بالضوء في أنظمة البصريات وأجهزة أخرى، ويمكن أن تسهم في دراسة الفيزياء ذات الصلة.
قال أستاذ المشارك ماسايوكي فوجيتا، أحد مؤلفي الدراسة: “يمكن استغلال توجيه الشعاع داخل السياق في نطاق التيراهيرتز في اتصالات الجيل السادس (6G). من الناحية الأكاديمية، تظهر النتائج أن البلورات الفوتونية يمكن أن تستفيد من تأثيرات الجاذبية، مما يفتح أبوابًا جديدة في مجال فيزياء الجاذبية.”
تم نشر البحث في مجلة “Physical Review A”.
المصدر : https://newatlas.com/physics/pseudogravity-bend-light-gravitational-lensing/
