В Калифорнийском университете атомы лития в колеблющемся резонаторе воспроизвели аналог горизонта событий

Дэвид Велд и его коллеги из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре провели эксперименты с аналогом резонатора с вибрирующим зеркалом, сообщает Universe Magazine со ссылкой на Phys.org. По их данным, если расстояние между зеркалами меняется достаточно быстро, волны скапливаются в короткие интенсивные импульсы. Резонатор вёл себя так, будто имитирует физику искривлённого пространства-времени. universemagazine.comUniverse Magazineuniversemagazine.comОткрыть источник ↗

Оптические резонаторы — это пары зеркал, удерживающих свет. Они лежат в основе лазеров, атомных часов и многих точных датчиков. Одна из теорий предполагает: если зеркало колеблется с частотой, совпадающей со временем прохождения света между зеркалами, свет постепенно стекает в одну сторону и формирует короткий сконцентрированный импульс. Математически этот односторонний поток напоминает свет у горизонта событий чёрной дыры или её чисто гипотетического аналога — белой дыры.

Почему атомы вместо света

Прямая проверка потребовала бы зеркала, многократно разгоняемого до значительной доли скорости света за миллиардные доли секунды, что выходит за возможности современных технологий. Поэтому команда заменила свет в резонаторе атомами, которые при ультрахолодных температурах ведут себя как волны. Газ атомов лития охладили почти до абсолютного нуля и удерживали в решётке из лазерного света. Как и для света, решётка заставляла волны материи двигаться почти с постоянной скоростью, но менее 1 м/с.

Атомы удерживались двумя слоями лазерного света, которые играли роль неощутимых зеркал. Один из них двигался туда-обратно примерно 100 раз в секунду. Затем команда снимала распределение атомов во времени и сравнивала результаты с теоретическими предсказаниями. universemagazine.comUniverse Magazineuniversemagazine.comОткрыть источник ↗

Что делали пакеты атомов

Всего за несколько циклов движущаяся световая пластина превратила рассеянные облака в компактный пакет атомов, следующий по повторяющемуся пути. Пакеты, стартовавшие из разных позиций, уходили с неустойчивого пути и сходились на одном устойчивом — той же односторонней траектории, которую предсказывают для отражений от горизонтов чёрных и белых дыр.

При удвоении частоты движения исследователи получили два концентрированных пакета, каждый на своём пути. Резко меняя время движения светового слоя, они могли менять местами устойчивый и неустойчивый пути и тем самым менять направление движения пакетов. Кроме того, наблюдались тонкие эффекты за пределами идеальной светоподобной картины. Их объясняют тем, что скорость атомов не была строго постоянной, в отличие от скорости света.

Команда надеется, что эффект приведёт к новым способам сжатия и растяжения оптических сигналов, возможно, в твёрдых материалах, оптические свойства которых регулируются электрически, без подвижных зеркал. Установка может также помочь проверить другие фундаментальные предсказания, например, как пары световых частиц могут возникать из пустого пространства между быстро движущимися зеркалами. universemagazine.comUniverse Magazineuniversemagazine.comОткрыть источник ↗