黑洞雷射

黑洞雷射

黑洞雷射,是指利用雷射脈衝和光纖製成的黑洞物體。2009年,中國物理學家利用所謂的超材料創造出黑洞一樣的環境,能夠讓微波自由進入,但是無法逃逸出來。2010年,義大利米蘭大學的科學家製成一個黑洞的類似物,它能發出霍金輻射。

背景資料

假設的愛因斯坦-羅森橋草圖:黑洞和白洞通過蟲洞相連。假設的愛因斯坦-羅森橋草圖:黑洞和白洞通過蟲洞相連。

宇宙的鏡像——白洞黑洞二者結合在一起,或許只能得到一種獨一無二的雷射的概念,蘇格蘭物理學家認為,他們最終也許能夠利用白洞和黑洞的類似版本,在實驗室里製成雷射

人們可以把黑洞想像成是一個擁有很長頸部的大漏斗。如果你“切斷”它的頸部,把它與第二個黑洞連線在一起,你就會得到一個沙漏形狀的結構,兩端通過一根細絲相連。

從學術上講,這根細絲被稱之為愛因斯坦·羅森橋(是由愛因斯坦及其同事納森·羅森命名的),這是蟲洞的早期理論化身。

科研

實驗室里的黑洞雷射示意圖。實驗室里的黑洞雷射示意圖。

2008年,物理學家萊昂哈特開始思考黑洞類似雷射的可能性,並利用兩道波長不同的雷射脈衝模擬視界。兩道雷射脈衝均通過雷射介質點燃,但是它們卻以不同速度穿過空腔。第一道光束改變了材料的折射率,因此第二道脈衝必須放慢速度,儘管最初它比第一道光束速度“更快”。這意味著第二道脈衝永遠不會趕上黑洞,它會慢慢達到相對靜止狀態。也就是說,它無法從雷射介質中逃逸出來。這與視界類似。但是要知道,物理學家從此開始利用這種方法演示與霍金輻射相似的等式。這裡是雷射可能進入的地方。如果類似的黑洞通過霍金輻射損失質量,人們也許就能通過這種方法模擬光發射。

2009年,中國物理學家利用所謂的超材料創造出黑洞一樣的環境,能夠讓微波自由進入,但是無法逃逸出來。

2010年,義大利米蘭大學的科學家製成一個黑洞的類似物,它能發出霍金輻射。霍金輻射是虛粒子對突然從黑洞附近的量子真空環境逃逸出來造成的。通常它們會相互撞擊在一起,並消滅對方,生成能量,但有時虛粒子對中的一個會被吸入黑洞,這顯然違反能量守恆定律。

原理

所有雷射都有一個雷射介質的空腔:每個都是一個像紅寶石或者石榴石,抑或氣體和液體的晶體。空腔的每端都有兩面鏡子,其中一個是半面鍍銀的,這意味著它能反射一些光,並令一些光穿過。能夠穿過的光就是發出的雷射。套用的強閃光或者電流“汲取”雷射介質的原子或者分子,因此它們大多處於更高能態,而不是基態。然後一個光子會進入這個雷射空腔。

如果它撞上一個受激原子,這個原子就會返回到它的基態,並發出與轟擊光子頻率、方向相同的第二個光子。每個光子會繼續撞擊其他受激原子,釋放出更多頻率和方向相同的光子。結果會在快速的連鎖反應中出現突然的光猝發。這一現象被稱之為“受激發射”。

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