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CERNET第24届学术年会
选择字体:    新浪科技    发布时间:2012-10-24

科学家计划实验室内制造黑洞激光

  所有激光都有一个激光介质的空腔:每个都是一个像红宝石或者石榴石,抑或气体和液体的晶体。空腔的每端都有两面镜子,其中一个是半面镀银的,这意味着它能反射一些光,并令一些光穿过。能够穿过的光就是发出的激光。应用的强闪光或者电流“汲取”激光介质的原子或者分子,因此它们大多处于更高能态,而不是基态。然后一个光子会进入这个激光空腔。如果它撞上一个受激原子,这个原子就会返回到它的基态,并发出与轰击光子频率、方向相同的第二个光子。每个光子会继续撞击其他受激原子,释放出更多频率和方向相同的光子。结果会在快速的连锁反应中出现突然的光猝发。这一现象被称之为“受激发射”。

  2008年,莱昂哈特开始思考黑洞类似激光的可能性,并利用两道波长不同的激光脉冲模拟视界。两道激光脉冲均通过激光介质点燃,但是它们却以不同速度穿过空腔。第一道光束改变了材料的折射率,因此第二道脉冲必须放慢速度,尽管最初它比第一道光束速度“更快”。这意味着第二道脉冲永远不会赶上黑洞,它会慢慢达到相对静止状态。也就是说,它无法从激光介质中逃逸出来。这与视界类似。但是要知道,物理学家从此开始利用这种方法演示与霍金辐射相似的等式。这里是激光可能进入的地方。如果类似的黑洞通过霍金辐射损失质量,我们也许就能通过这种方法模拟光发射。

  为了它能产生作用,你需要两个并排的视界,一个类似黑洞,另一个类似白洞,把它们连接在一起的细丝相当于一个空腔(类似虫洞)。从理论上而言,光脉冲会在空腔里来回穿行,逐渐从霍金辐射中获取能量。所有这些都取决于你为激光介质选择的材料。莱昂哈特提议利用玻色爱因斯坦凝聚体,然后向激光介质里注入声波。中国物理学家把超材料作为激光介质,他们通过改变折射率,创造出很好的光波导,因此光前进的路径,相当于重力扭曲时空的程度。这是可能的隐身斗篷成功的秘诀。这个中国科研组设法让“空间”严重扭曲,这样进入超材料的光就无法逃逸出来,这与黑洞的视界类似。

  现在菲克西欧、莱昂哈特及其同事认为,他们能够利用超材料(甚至是长成适当波导形状的钻石),在实验室里制成黑洞激光原型,并利用强光束导致超材料的折射率发生必要的极端变化。毫无疑问,在实验室里制成一个能够正常工作的原型是当前面临的最大挑战。但是这个想法确实非常棒。谁又知道概念上的类似物是不是拥有实际应用价值呢?

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