Из метаматериалов удалось построить мультивселенную

Кроме маскировки различных объектов, метаматериалы способны моделировать пространственно-временные континуумы с различной геометрией, полагают учёные из США.

Метаматериалы способны манипулировать распространением через них света. Несколько лет назад это вызвало к жизни проекты по созданию метаматериалов, позволяющих фотонам двигаться через своё вещество исключительно в тех направлениях, которые характеризуют окружающее нас пространство. Одновременно другие части такой установки должны иметь иную геометрию, отличную от пространства Минковского.

Игорь Смолянинов с коллегами из Университета штата Мэриленд (США) создал именно такой метаматериал. Физической основой для него послужили самособирающиеся наночастицы кобальта.

Наноколонны, построенные из взвеси частиц кобальта в керосине, могут давать разную геометрию моделируемого пространства. (Здесь и ниже иллюстрации Igor I. Smolyaninov et al.)

В итоге получилась модель мультивселенной, одна часть которой суть модель пространства Минковского, а другая соответствует иным возможным геометриям пространства-времени. Разумеется, построен лишь аналог, то есть в тамошнем пространстве Минковского не три измерения плюс время, а модель двух измерений плюс третье, соответствующее времени в нашем континууме. «Эти регионы ведут себя как мигрирующие 2+1 пространственно-временные континуумы Минковского, которые периодически появляются и исчезают внутри «мультивселенского» метаматериала», — рассказывают разработчики.

Чтобы создать упорядоченные структуры из наночастиц кобальта, на них воздействовали магнитным полем. При высокой плотности частиц поле заставляло их выстраиваться в колонны, которые математически соответствовали пространству-времени Минковского в варианте 2+1.

Когда через них проходит свет, они ведут себя так, будто этот регион наноколонн является временем, а два измерения, перпендикулярные колонне, — пространством.

Схема получения информации в ходе эксперимента.

Но сама по себе эта техника не в состоянии создать модель мультивселенной с варьирующейся геометрией. Для этого учёные выбрали такую плотность наночастиц кобальта, которая была чуть ниже порога, необходимого для формирования «правильных» наноколонн. Когда после этого на них воздействовали магнитным полем, наноколонны возникали как цельные структуры лишь на малых участках пространства. Чтобы обнаружить их и использовать для получения экспериментальных данных, группа г-на Смолянинова применяла поляризованный свет.

Итак, как говорит Игорь Смолянинов, модель мультивселенной такого или близкого рода может использоваться физиками для экспериментального изучения экзотических геометрий пространства-времени, которые не встречаются в нашем районе Вселенной. Этому способствует то, что фотоны в них можно заставить вести себя и как частицы, имеющие массу, и как безмассивные, в зависимости от заранее заданных свойств такой «вселенной».

С препринтом соответствующего исследования можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Technology Review.