Fyysikot ovat jo onnistuneet osoittamaan valonsäteiden kiihtyvyyden tasaisilla pinnoilla, joissa kiihtyvyys sai säteet seuraamaan kaarevia polkuja. Uusi kokeilu kuitenkin rajoitti sen, mitä laboratoriossa voidaan näyttää. Fyysikot osoittivat ensimmäisenä valonsäteen kiihtyvyyden kaarevassa tilassa. Sen sijaan, että siirryttäisiin geodeettista polkua (lyhin polku kaarevalla pinnalla), palkki irrotettiin polulta kiihtyvyyden takia.
Physical Review X -lehdessä julkaistu tutkimus”avaa oven uudelle kiihdytetyn säteen tutkimuksen kentälle. Tähän asti säteilyn kiihtyvyyttä on tutkittu vain väliaineessa, jolla on tasainen geometria, kuten tasaisessa vapaassa tilassa tai aaltojohdoissa. Tässä lehdessä optiset säteet seurasivat kaarevia polkuja kaarevassa väliaineessa”, sanoo Israelin teknillisen instituutin fysiikka Anatoly Patsik.
Israelin teknillisen instituutin, Harvardin yliopiston ja Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksen fyysikkojen suorittama onnistunut koe lisää tutkimuspotentiaalia ilmiöiden, kuten gravitaatiolinssien, laboratoriotutkimuksiin. Suorittamalla tällaisia kokeita laboratoriossa, tutkijat pystyvät tutkimaan Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ennustamia ilmiöitä huolellisesti kontrolloiduissa olosuhteissa.
Ensinnäkin, tutkijat kiihdyttivät lasersäteen heittämällä sen pois avaruusvalon modulaattorista, joka on suunniteltu moduloimaan valoaaltojen amplitudia, vaihetta tai polarisaatiota. Tästä laitteesta tulevan säteen heijastus painaa palkkiin tietyn aallonrintaman, joka kiihtyy säilyttäen samalla muodon. Sitten tutkijat kohdistivat kiihdytetyn laserin hehkulampun sisäpuolelle, joka maalattiin hajottamaan valo ja tekemään se tutkijoille näkyväksi.
Tutkijat havaitsivat, että lampun sisällä liikkuessaan palkki taipui suunnan etenemiseen geodeettisesta linjasta. Vertaamalla tätä liikettä säteeseen, joka ei kiihtynyt, he huomasivat, että kun kiihtyvyyttä ei ollut, säde seuraa viivaa.
Tämä tutkimus voisi olla lähtökohta tulevalle tutkimukselle ilmiöistä, jotka kuuluvat Einsteinin yleiseen suhteellisuusteoriaan. Patsik totesi, että”Einsteinin yleisen suhteellisuuden yhtälöt määrittävät muun muassa sähkömagneettisten aaltojen kehityksen kaarevassa tilassa. Osoittautuu, että sähkömagneettisten aaltojen kehitys kaarevassa tilassa Einsteinin yhtälöiden mukaan vastaa sähkömagneettisten aaltojen etenemistä materiaalisessa ympäristössä, jota kuvaa sähköinen ja magneettinen alttius, joka voi muuttua tilassa."
Tämän kokeilun pitäisi antaa sysäyksen tutkimuksen kehittämiselle aiheista, jotka liittyvät painovoimalasilinssiin ja Einsteinin renkaisiin, painovoimaiseen siniseen tai punasiirtymiseen, ja paljon muuta. Tulevaisuudessa tutkijat suunnittelevat tutkittavan, voivatko plasmapalkit (joissa plasma värähtelee valon sijasta) kiihtyvän myös kaarevassa tilassa.
Ilja Khel
Mainosvideo: