Các nhà khoa học tại Nhật Bản đã thành công trong việc điều khiển ánh sáng như thể nó đang bị ảnh hưởng bởi trọng lực. Bằng cách biến đổi một tinh thể photon cẩn thận, nhóm nghiên cứu đã kích hoạch “pseudogravity” để uốn cung một tia sáng, điều này có thể có ứng dụng hữu ích trong các hệ thống quang học.
Một trong những đặc điểm của lý thuyết tổng quát của Einstein là ánh sáng bị ảnh hưởng bởi cấu trúc không gian thời gian, mà chính nó bị biến dạng bởi trọng lực. Đó là lý do tại sao các vật thể có khối lượng cực lớn, như lỗ đen hoặc toàn bộ các thiên hà, tạo ra sự hỗn loạn đối với ánh sáng, làm uốn đường đi của nó và phóng đại các vật thể xa xôi.
Trong các nghiên cứu gần đây, đã dự đoán rằng có thể sao chép hiện tượng này trong các tinh thể photon. Những cấu trúc này được sử dụng để kiểm soát ánh sáng trong các thiết bị và thí nghiệm quang học và thông thường được tạo ra bằng cách sắp xếp nhiều vật liệu thành các mô hình chu kỳ. Đã được lý thuyết rằng những biến dạng trong những tinh thể này có thể làm chệch hướng sóng ánh sáng một cách rất giống như ống kính trọng lực ở quy mô vũ trụ. Hiện tượng này được gọi là pseudogravity.
Đối với nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã đặt ý tưởng này vào thử nghiệm trong một tinh thể photon được làm bằng silic. Họ biến dạng cấu trúc tinh thể sao cho các ô lưới, ban đầu có kích thước đồng đều ở cách nhau 200 micromet, trở nên biến dạng hơn và hơn trên bề mặt. Sau đó, một laser với sóng sáng ở dải tần số terahertz được phát vào tinh thể.
Thiết bị có hai cổng đầu ra ở phía đối diện với cổng đầu vào của laser, được sắp xếp sao cho một ở phía trên và một ở phía dưới so với đầu vào. Nếu pseudogravity không hoạt động, laser sẽ di chuyển theo đường thẳng và không thoát qua bất kỳ cổng nào – nhưng trong tinh thể bị biến dạng, sóng sáng đã được uốn về phía cổng dưới thành công.
Nhóm nghiên cứu cho biết phương pháp này có thể là một cách rất hữu ích để điều khiển ánh sáng trong các hệ thống quang học và các thiết bị khác, cũng như có thể cung cấp thông tin cho nghiên cứu về vật lý liên quan.
“Việc điều khiển hướng sóng trong mặt phẳng ở dải tần số terahertz có thể được khai thác trong viễn thông 6G,” nói Tiến sĩ Masayuki Fujita, một trong các tác giả của nghiên cứu. “Về mặt học thuật, các kết quả chỉ ra rằng tinh thể photon có thể tận dụng các hiệu ứng trọng lực, mở ra những con đường mới trong lĩnh vực vật lý graviton.”