Tecnologia,creato chip che simula curva spazio-tempo di Einstein

Un nuovo dispositivo fotonico simula in un chip la lente gravitazionale descritta dalla relativita’ generale di Einstein. Ci sono volute due grandi spedizioni per tracciare l’eclissi solare del 1919 e verificare le singolari previsioni di Albert Einstein sulla gravita’, che stravolge il percorso delle onde luminose intorno alle stelle e agli altri corpi celesti, distorcendo gli oggetti nel background. Adesso, un team di ricercatori della Nanjing University ha creato il primo analogo preciso di questo effetto su un microchip.

Gli studiosi hanno simulato la lente gravitazionale di una stella su un chip fotonico integrato. Qualsiasi grande massa distorce la geometria dello spazio circostante, per esempio facendo convergere o divergere raggi luminosi paralleli.

Una conseguenza, descritta dalla teoria della relativita’, e’ che gli oggetti dietro un corpo come il Sole possono apparire ingranditi o distorti quando il percorso ottico della luce passa attraverso la regione di spazio deformato. I ricercatori di Nanchino hanno imitato questa lente gravitazionale – che colpisce la luce nel vuoto dello spazio – facendo viaggiare la luce attraverso materiali solidi. Differenti mezzi trasparenti hanno diversi indici di rifrazione, che piegano la luce. Ma se un mezzo ha un indice di rifrazione che varia gradualmente piuttosto che improvvisamente rendera’ i percorsi di luce curvi mentre l’attraversano. L’indice di rifrazione variabile piega la luce allo stesso modo in cui lo fa la curva di gravita’ spazio-tempo, perche’ la luce viaggia sempre lungo il sentiero che prende il tempo minore, indipendentemente dalla geometria del percorso.small_110207-193631_einste47001-770x687

Per emulare il fenomeno, il team ha sfruttato uno strato di plastica trasparente su un chip che agisce come guida d’onda, confinando la luce alla superficie. Per raggiungere l’indice di rifrazione adatto, simile alla curvatura della geometria spazio-tempo intorno ad una stella massiccia, i ricercatori hanno variato lo spessore della plastica, riscaldandola e aggiungendo micro-sfere di polistirene prima di raffreddarla.

Il modello ottico e’ riuscito a imitare una soluzione esatta di un’equazione di Einstein ed e’ stato descritto su ‘Nature Photonics’. Il progetto evidenzia l’importanza di utilizzare questi modelli per spiegare fenomeni basati sulla relativita’ che sono estremamente difficili da studiare attraverso osservazioni astronomiche dirette.

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