北京時間10月8日消息，新科學家報道，一個塑料黑洞也能像真實黑洞一樣圍困光，無論是人造的還是自然的黑洞，科學家都能夠實時觀察它的結構。與真實黑洞不同的是，它并不危險&mdash&mdash它能幫助揭秘自然最怪異的天體之一，甚至可能對獲得能量的設備，例如太陽能電池，具有啟示意義。

黑洞因能吞噬路經的光以及任何物體而聞名，但它只能靜靜等待物體經過名為視界的點后才能將其吞噬。相比之下，黑洞的光子層鮮為人知，這是位于視界之外的彎曲時空區域，它只會圍困彎曲路徑上的光。天文學家從未觀測過光子層&mdash&mdash即使是在真實的黑洞以外&mdash&mdash因為，很明顯，被圍困的光無法逃逸并到達你眼里，因此你無法看見。

為了將這個過程可視化，中國南京大學的劉輝（hui liu）和同事創造了一個人造黑洞。在自然環境里，黑洞會通過自身強大的引力吞噬和圍困光，因此在實驗室環境下再造這個過程不僅非常困難，還無比危險。相反，劉的研究小組利用了塑料片，通過不同的折射率來模擬引力效應。折射率決定了物質能多大程度的彎曲光線。

制造光變曲線

折射率因物質的不同而各不相同，這就是為什么放在水杯里的吸管看起來是彎曲的：水折射光的程度比空氣的更大，因此具有更大的折射率。具有持續變化折射率的材料將表現的更加極端，大量微小的彎曲將創造一個平滑的曲線&mdash&mdash而非一個黑洞的光子層。

劉的研究小組還添加了量子點來融化丙烯酸玻璃，前者是一種具有半導體特性的小片材料，它在被照亮時會發熒光。然后將這種混合物傾倒到旋轉的石英薄片上，并緩慢的將其攤開。

研究小組將一個微觀可見的聚苯乙烯球放在中央作為錨，混合物材料距離聚苯乙烯球越近就越厚，距離越遠就越稀薄。&ldquo這就產生了與黑洞周圍的空間曲率相同的有效折射率，&rdquo劉這樣說道。事實上，用于建模黑洞的愛因斯坦場方程式也可能用于描述丙烯酸里光的行為。

發射激光照射材料將使得科學家能夠觀測活動中的人造黑洞&mdash&mdash并可視化其它熟悉的引力效應。距離微球體較遠的光束將產生輕微的彎曲，引力在太空里也會產生相同的效應，后者被稱為引力透鏡效應。這種效應產生于當一束光經過巨大的天體，例如恒星或者星系時。這種效應會導致光束經過彎曲的時空時，路徑發生改變，這將有利于更好的觀測遙遠天體，例如系外行星。

然而在人造黑洞里，這種引力會隨著激光逐漸靠近聚苯乙烯球而逐漸增大，最終達到一個臨界點，也即180度完全扭曲光。之前科學家也曾創造人造黑洞以模擬黑洞的視界，試圖檢測名為霍金輻射的神秘過程&mdash&mdash但這是首個再造光子層的人造天體。

可見球體

此外，與真實黑洞有所不同，通過量子點光子層將變得可見。雖然被圍困的實際光線仍不可見，正如真實黑洞里的情形，但量子點可以吸收其中一些光并從不同角度釋放出紅光，使得它能夠逃離黑洞的引力。這提供了真實光子層路徑的精確追蹤，并且可以通過攝像機成像。

&ldquo我們的研究提供了模擬黑洞附近光圍困的簡單但具獨創性的方法。&rdquo劉說道。以色列雷霍沃特魏茨曼研究所的吾爾夫·萊昂哈特(ulf leonhardt)認為劉的結構提供了研究黑洞的另一種方法，萊昂哈特之前曾創造了一個人造視界。&ldquo它顯示了廣義相對論里描述的透鏡效應并沒有什么神秘，你可以利用日常材料產生同樣的效應。&rdquo

劉表示這個模型可以用于研究真實黑洞附近的廣義相對論效應，但圍困光的能力將具有更多實際應用。&ldquo它可以用于太陽能電池，光子探測器、微型激光器和其它收獲能量的設備。&rdquo

來源：鳳凰科技

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