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        技術專題

        美科學家用光學材料驗證廣義相對論效應

        發布日期:2014-07-08 點擊:2552

             廣義相對論無人不知,但如今它終于要在可操作的實驗層面得到檢驗了。據美國《每日科學》網站報道,美國能源部所屬的勞倫斯伯克利國家實驗室科學家張翔(音譯)所帶領的研究小組,不但驗證了廣義相對論所作的預測,同時使該成果具有重要的應用價值,有助于生產能彎曲光線和其他形式電磁輻射的新型人工光學材料。相關論文發表于《自然·物理學》雜志在線版。

             廣義相對論是愛因斯坦于1915年建立的引力理論,將引力描述成因時空中的物質與能量而彎曲的時空,以取代傳統對于引力是一種力的看法。自此觀點建立,狹義相對論和萬有引力,便只是廣義相對論在特殊情況下的特例了:其中狹義相對論是在沒有重力時的情況;萬有引力定律則是在距離近、引力小和速度慢時的情況。

             在廣義相對論建立之初,愛因斯坦提出了三項實驗檢驗,一是水星近日點的進動,二是光線在引力場中的彎曲,三是光譜線的引力紅移。

             張翔和他的研究小組證明了一種被稱為“連續指數光子阱”(CIPTs)的新材料,能完美擔當一個寬帶或無輻射光學腔洞的作用。這種CIPTs能緩慢地以類似黑洞、引力透鏡的方式來捕捉光,這等同于在實驗室的光學材料中制造時空彎曲與光傳播的效果。研究人員已利用其驗證了光與物質在時空中的效應,誠如廣義相對論中所言。

             該研究在人工光學材料與天體力學之間架起了橋梁,直接產生了一個新領域——特異材料中的天體力學。研究人員表示,作為專門設計的光學介質,CIPTs可以模仿復雜引力場內天體運動的周期、準周期以及混沌振蕩,而這也使在實驗室環境下測查天體物理現象變為可能。

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