• Fizikçiler, fotonik kristal olarak bilinen bir tür malzemeyi -Einstein’ın genel görelilik teorisinde tanımlandığı gibi- ışığın yolunu bir yer çekimi alanından geçiyormuş gibi saptırmak için bozdular.
• Kyoto Teknoloji Enstitüsünden elektronik mühendisi Kanji Nanjyo liderliğindeki bir ekibe göre sonuç, özellikle optik ve iletişim teknolojisiyle ilgili olduğu için ışığın kontrolü konusunda çıkarımlar içeriyor.
• Bulgular, 6G iletişim araştırmalarında ilerleme sağlayabilir.

Tohoku Üniversitesinden Profesör Kyoko Kitamura, “Fotonik kristallerdeki örgü bozulmasının sözde yer çekimi etkileri yaratıp yaratamayacağını araştırmak üzere yola çıktık.” diyor.

“Yer çekiminin nesnelerin yörüngesini bükmesi gibi, biz de belirli malzemeler içinde ışığı bükmenin bir yolunu bulduk.”

Teorik olarak, kütlesi olan herhangi bir nesne ışığın yolunu etkilemeli. Bu etkiyi kozmosa baktığımızda görebiliriz; galaksiler ve galaksi kümeleri gibi devasa nesneler, uzay-zamanı o kadar belirgin bir şekilde büker ki içinden geçen herhangi bir ışık dağılır ve bozulur.

Nesnelerin boyutları küçüldükçe yer çekiminin zayıflığı daha da belirginleşir ve çarpıtma etkilerini gözlemlemek zorlaşır.

Bilim insanları fotonik kristaller kullanarak bu etkiyi daha küçük ölçekte kopyalayabileceklerini düşündüler. Bu kristaller, ışığın kırılma indisinin periyodik olarak değiştiği ve yanardöner bir etki yarattığı son derece düzenli ve tekrarlayan nano yapılardır; doğadaki örnekleri arasında opaller, tavus kuşu tüyleri ve kelebeklerin parıldayan kanatları sayılabilir.

Bu kristalleri ışıkla farklı şekilde etkileşime giren iki farklı malzemeyi düzenleyerek yapay olarak oluşturmak nispeten kolay. Bilim insanları, daha önce kristallerin uzay-zaman için bir analoji görevi görebileceğini, yapılarının jeodezik olarak bilinen bir yolu temsil ettiğini belirtmişlerdi. Işık, kendi yapısından geçerken normalde düz olan ışık yolu, ışığın uzayda bir tür sahte yer çekimi olarak tanımlanan şekilde bükülebilmesi gibi sapmaya uğrayabilir.

Araştırmacılar, fotonik kristallerini deneysel olarak bozarak fotonik kristal “psödogravitesini” yaratmaya ve manipüle etmeye çalıştılar. Silikon fotonik kristaller oluşturdular ve sıralı elemanlar arasındaki boşluğu deforme ederek bozulma yarattılar.

Bu, kristalin ışıkla etkileşime girme şeklini değiştirerek ışığın küçük bir kara deliğin etrafından geçmesi gibi kavisli bir ışın üretti.

Bir ışını kristalden geçirip nasıl ve nerede ortaya çıktığını gözlemledikleri deneyler ekibin çabalarını doğruladı. Ekip, bunun hâlâ tam olarak anlayamadığımız bir fenomen olan yer çekimi çalışmalarına yardımcı olabileceğini, aynı zamanda teknoloji geliştirme için de etkileri olduğunu söylüyor.

Osaka Üniversitesinden fizikçi Masayuki Fujita’nın, “Terahertz aralığındaki bu tür düzlem içi ışın yönlendirmesi 6G iletişimde kullanılabilir. Akademik olarak bulgular, fotonik kristallerin yer çekimi etkilerini kullanabileceğini ve graviton fiziği alanında yeni yollar açabileceğini gösteriyor.” dediği araştırma, Physical Review A dergisinde yayımlandı.

Derleyen: Görkem Süner