Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Создан лабораторный аналог черной дыры

Напряженность электрического поля |E<sub>z</sub>| при попадании электромагнитного излучения с частотой 18 ГГц в «черную дыру». Вверху &mdash; результаты моделирования, внизу &mdash; экспериментальные данные. (Здесь и далее иллюстрации авторов работы.)Двое ученых из Юго-Восточного университета (Китай) сконструировали небольшое устройство на базе метаматериалов, моделирующее свойства черной дыры, которая поглощает микроволновое излучение.
 
Напряженность электрического поля |Ez| при попадании электромагнитного излучения с частотой 18 ГГц в «черную дыру». Вверху — результаты моделирования, внизу — экспериментальные данные. (Здесь и далее иллюстрации авторов работы.)

Устройство составлено из 60 концентрических колец, которые располагаются на расстоянии 1,8 мм друг от друга; радиус «черной дыры» равняется, таким образом, 108 мм. Все кольца выполнены из тонких печатных плат, на одну сторону которых нанесен слой меди толщиной 0,018 мм, а на другой сформированы наборы металлических элементов разных форм (см. рис. ниже).

На 40 внешних кольцах располагаются элементы в форме буквы I, размеры которых изменяются с продвижением к центру «черной дыры», вследствие чего создается градиент диэлектрической проницаемости. Поверхности 20 колец внутренней части устройства покрыты элементами более сложной формы, резонансная частота которых совпадает с рабочей частотой «черной дыры».

Для экспериментальной проверки конструкции, помещенной в обычную воздушную среду, было использовано электромагнитное излучение с частотой 18 ГГц. Как утверждают ученые, «черная дыра» эффективно «захватывала» излучение, приходящее с любых сторон; поглощенная энергия выделялась в виде тепла. Эти наблюдения подтверждены результатами моделирования.

По мнению авторов, предложенная ими конструкция может использоваться в качестве источника теплового излучения, а также при борьбе с перекрестными помехами в СВЧ-схемах.

Внешний вид «черной дыры».

Вверху: зависимость вещественной части диэлектрической проницаемости (ε z ) и магнитной проницаемости (μr и μφ) от размеров элементов внешней части «черной дыры». Внизу: частотная зависимость вещественной и мнимой частей диэлектрической и магнитной проницаемости элементов внутренней части «черной дыры».

Напряженность электрического поля |Ez| при попадании электромагнитного излучения с частотой 50 ГГц в «черную дыру». Моделируются 1, 2, 3 и 8 источников излучения.

Препринт статьи исследователей можно скачать с сайта arXiv.

Источник: science.compulenta.ru