美科学家用光学材料验证广义相对论效应

上一篇 / 下一篇  2011-07-23 17:00:36

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广义相对论无人不知,但如今它终于要在可操作的实验层面得到检验了。据美国《每日科学》网站报道,美国能源部所属的劳伦斯伯克利国家实验室科学家张翔(音译)所带领的研究小组,不但验证了广义相对论所作的预测,同时使该成果具有重要的应用价值,有助于生产能弯曲光线和其他形式电磁辐射的新型人工光学材料。相关论文发表于《自然·物理学》杂志在线版。

  广义相对论是爱因斯坦于1915年建立的引力理论,将引力描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空,以取代传统对于引力是一种力的看法。自此观点建立,狭义相对论和万有引力,便只是广义相对论在特殊情况下的特例了:其中狭义相对论是在没有重力时的情况;万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。

  在广义相对论建立之初,爱因斯坦提出了三项实验检验,一是水星近日点的进动,二是光线在引力场中的弯曲,三是光谱线的引力红移。

  张翔和他的研究小组证明了一种被称为“连续指数光子阱”(CIPTs)的新材料,能完美担当一个宽带或无辐射光学腔洞的作用。这种CIPTs能缓慢地以类似黑洞、引力透镜的方式来捕捉光,这等同于在实验室的光学材料中制造时空弯曲与光传播的效果。研究人员已利用其验证了光与物质在时空中的效应,诚如广义相对论中所言。

  该研究在人工光学材料与天体力学之间架起了桥梁,直接产生了一个新领域——特异材料中的天体力学。研究人员表示,作为专门设计的光学介质,CIPTs可以模仿复杂引力场内天体运动的周期、准周期以及混沌振荡,而这也使在实验室环境下测查天体物理现象变为可能。

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