Το φως, το οποίο από την καθημερινή εμπειρία μας ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή, παγιδεύτηκε σε μια πειραματική διάταξη σε σύνθετες κυρτές επιφάνειες. Το επίτευγμα αυτό δεν είναι απλώς ένα τέχνασμα επίδειξης – θα μπορούσε να βοηθήσει τους φυσικούς να φανταστούν πώς ταξιδεύει το φως στον καμπύλο ιστό του χώρου.
Σύμφωνα με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, η βαρύτητα είναι το αποτέλεσμα της μάζας ενός αντικειμένου που παραμορφώνει τον ίδιο τον χώρο, όπως μια μπάλα του μπόουλινγκ σε ένα τραμπολίνο. Για να κάνει το μοντέλο του πώς θα μεταβληθεί η διαδρομή του φωτός στον χώρο που στρεβλώνεται από την βαρύτητα, ο Ulf Peschel του Πανεπιστημίου του Erlangen και οι συνεργάτες του κατασκεύασαν ομαλά 3D αντικείμενα και έστειλαν ακτίνες λέιζερ κατά μήκος των επιφανειών τους.
Φως από ένα λέιζερ έχει παγιδευτεί σε δύο διαφορετικές καμπύλες επιφάνειες
Η ομάδα κατασκεύασε, επίσης, ένα αντικείμενο με μια υπερβολική επιφάνεια. Το αντικείμενο ήταν κατασκευασμένο από αλουμίνιο και στη συνέχεια επικαλυμμένο με λάδι. Το φως που έφτασε στο στρώμα του ελαίου περιορίστηκε εκεί, αναπηδώντας μεταξύ του μετάλλου και του αέρα. Η δέσμη απλώθηκε όλο και πιο γρήγορα, δημιουργώντας έτσι μια λάμψη σε σχήμα τρομπέτας.(βλ. εικόνα).
Για να παγιδευτεί το φως σε δύο διαστάσεις, η επιφάνεια του αντικειμένου απαιτείται να είναι λεία, ώστε να αντανακλά καθαρά το μεγαλύτερο μέρος του φωτός στο στρώμα του ελαίου και όχι να σκεδάζεται προς όλες τις γωνίες. Αυτό απαιτεί μηχανές λείανσης που έγιναν διαθέσιμες μόλις τα τελευταία 10 χρόνια περίπου, εξηγεί ο Peschel.
Τα πειράματα βοηθούν στην οπτικοποίηση του πώς ταξιδεύει το φως στον στρεβλωμένο χώρο από τη βαρύτητα. Η σφαίρα, για παράδειγμα, αντιπροσωπεύει πώς ο χώρος κυρτώνει γύρω από ένα αστέρι ή άλλο τεράστια μάζα – το φως που διέρχεται από αυτό τον κυρτό χώρο λυγίζει κάνοντας αυτό που λέμε βαρυτικός φακός. Η υπερβολική επιφάνεια, η οποία έχει αρνητική καμπυλότητα, σαν μια σέλα, μπορούν απλά να αντιπροσωπεύουν το σχήμα του Σύμπαντος.
"Είναι ένα όμορφο θεμελιώδες πείραμα”, λέει ο Ulf Leonhardt του πανεπιστημίου του St Andrews στη Βρετανία, ο οποίος δεν συμμετείχε στις εργασίες. "Είναι μια καλή φυσική."
