Australský fyzik ohýbá světlo gravitací a zpochybňuje Einsteinův předpoklad: Otevírá cestu k revolučním senzorům

Enbang Li, docent na Škole fyziky University of Wollongong, vyvinul jednoduchou, ale účinnou techniku ohýbání světla pomocí gravitace.

Enbang Li, docent na Škole fyziky University of Wollongong, vyvinul jednoduchou, ale účinnou techniku ohýbání světla pomocí gravitace. Tímto objevem zpochybnil předpoklad Alberta Einsteina, že rychlost světla je konstantní a nezávislá na pohybu pozorovatele.

Astrofyzici již dlouho používají termín gravitační čočkování k vysvětlení jevu, kdy je světlo vzdálené hvězdy ohýbáno gravitací hustých nebeských těles v jeho dráze. Jde o příklad duality částic a vln světla, avšak ohýbání světla gravitací na planetě Zemi bylo dosud obtížné. Liho jednoduché zařízení, vysoké necelý metr, nyní dokáže světlo ohýbat a mohlo by otevřít řadu nových aplikací pro mapovací, monitorovací a navigační systémy.

Zařízení se skládá ze dvou cívek z optických vláken, které by se po rozvinutí táhly přes deset kilometrů. Funguje na principu porovnávání časového zpoždění mezi dvěma světelnými paprsky, které procházejí optickým kabelem ve spirálových cívkách a zpět. Časová zpoždění jsou velmi malá, často jen několik pikosekund. Tyto datové body jsou však škálovatelné a pomáhají zaznamenávat narušení laserového světla v důsledku gravitace. „Drobné posuny v gravitaci mohou odhalit kritické změny pod námi nebo kolem nás, od hladiny podzemní vody po nahromadění magmatu pod sopkami, které by mohly naznačovat budoucí erupce,“ vysvětlil výzkumník. „Náš výzkum naznačuje, že technologie snímání založené na světle by jednoho dne mohly poskytnout nový způsob detekce a monitorování těchto změn s velmi vysokou přesností.“

Snímání gravitace se již používá v těžebním průmyslu, obraně a geovědách, kde pomáhá „vidět“ pod povrch detekcí rozdílů v hustotě hornin, minerálů, vody a podzemních tunelů. Většina těchto senzorů se spoléhá na mechanické systémy, které detekují vibrace a pohyby, což omezuje jejich použití na pohyblivých platformách, jako jsou ponorky a letadla. Světelné detektory naopak dokážou tyto limity překonat a poskytnout lepší citlivost a stabilitu při malé velikosti. Li poznamenal, že jeho zařízení fungovalo v kontrolovaných laboratorních podmínkách, což pomohlo s jeho kalibrací.

Jeho práce je stále v raných fázích, ale může být použita k dalšímu zkoumání interakcí mezi světlem a gravitačními poli. Výzkumník uznává, že je zapotřebí mnohem více práce k identifikaci zdrojů kolísání signálů časového zpoždění detekovaných zařízením. Zatímco práce v tomto směru pokračuje, zařízení také zpochybňuje některé základní předpoklady ve fyzice. V roce 1905 Einstein postuloval, že rychlost světla je ve vakuu konstantní a nezávislá na pohybu pozorovatele. „Naše experimentální výsledky naznačují, že fotony mohou interagovat s gravitačním polem Země způsoby, které mohou ovlivnit přenos světla, což poskytuje novou perspektivu na tento dlouhodobý předpoklad,“ uvedl Li. Zjištění výzkumu byla publikována v časopise Scientific Reports.