中國科學家成功造出菜盤大"電磁黑洞"（圖）

　　兩位中國研究者稱他們已經成功地製做出了一個圓柱形的人造電磁學黑洞。如果將它放在微波環境中，它能夠像宇宙中的黑洞一樣去吸收環境中的微波輻射。

　　在光學上實現相似的人造黑洞已不再遙不可及，一組超常介質材料圓環像黑洞吞噬物質和光一樣有效地吸收微波輻射。

　　兩位研究者稱他們已經成功地製做出了一個圓柱形的人造電磁學黑洞。如果將它放在微波環境中，它能夠像宇宙中的黑洞一樣去吸收環境中的微波輻射。

　　上周，來自中國南京市東南大學微米波國家重點實驗室的崔鐵軍教授和陳強在物理在線預印網站 arXiv.org中的一篇文章里，詳細闡明了他們的研究成果。他們製作了一個直徑為21.6厘米，內有60個利用超材料（metamaterial）製成的同軸環的圓柱體，這種超材料是用特殊工藝製作的複合材料，具有特殊的扭曲光線的能力。

　　與普通的放大鏡不同，利用超常介質材料做成的透鏡具有負折射係數。如果我們虛構一條垂直於稜鏡表面的線並稱其為法線，那麼負折射係數的意思就是，相對與法線來說，折射光線與入射光線在法線的同側。在過去的幾年中，世界上的許多研究組已經利用超常介質材料創造出了「超稜鏡」用來實現隱身斗篷。在隱身斗篷中，光線就會被扭曲著繞過物體，而讓它好像不存在一樣。

有去無回的魔圈：用超常介質材料圓環做成的圓柱體有效地吞噬在同一平面內指向它的電磁輻射。

輻射吸收：在實驗演示中，微波輻射被「黑洞」的外層鞘殼向內扭曲，進而被核心撲捉。

　　實驗室中創造的黑洞也是利用相似的方法，那就是建立一個分級的折射係數來將電磁輻射扭曲到圓柱體的中心。這樣一來，這個中心就成為了一個有效的電磁輻射吸收器。對於這種裝置，其中一種可能的應用就是，將該圓柱體的核心用比如說太陽能電池等類型的負載來替代，同時利用非核心的外圍部分將光線彙集進來。但是對於這一想法，Cui擔心要實現它還有很長的路要走，因為那將既要求這一器件要能夠被改進為可以在可見光波長區域內能夠工作，同時還需要將其中的二維圓環擴展到三維中去。

　　崔鐵軍和陳強的工作初步實現了美國普渡大學的Evgenii Narimanov和Alex Kildishev在今年年初在理論上提出的利用超常介質材料結構來吸收從任意方向入射過來的光線的方案。

　　電子與計算機工程系的教授Narimanov說，在他和Kidishev的工作以及許多利用超常介質材料來實現光線操縱的工作基礎上，這一成果的實現並不讓他感到驚奇。但他同時也承認：「可他們能在這麼短的時間內實現，確實讓人印象深刻。」

　　在帝國理工大學，其中一位最早開始利用超常介質材料奇特性質實驗的物理學家John Pendry說，這一新興的實驗領域構建了一種製作吸收器同時又能控制所吸收的輻射的方法。

　　然而，Pendry注意到，將其和真正的黑洞相類比還是有不完美的地方。考慮到物理學家斯蒂芬•霍金的基於廣義相對論和量子力學所創造的理論，他指出：「黑洞的確是會吸收入射光線和其他的物體，但是對於真正的黑洞，最關鍵的一點卻是已經被預言了的會從黑洞中發射出來的霍金輻射。」如果這一現象能夠在這裡面被觀測到，那麼這一霍金輻射將會對我們去理解兩大理論之間很複雜的邊界條件提供十分關鍵的信息。Pendy還指出：「一個真正的黑洞通過它的重力的能量提供輻射的能量，但是論文中的器件沒有內部的能量源，因此不能發射霍金輻射。」

　　另外，超常介質材料黑洞並不像引力黑洞那樣的貪婪和無情。崔鐵軍估計他們所演示的黑洞只是吸收了百分之八十的入射微波，但是如果能夠提高入射光線的頻率，比如說提高到可見光區域，吸收將會增加。在這個領域，崔鐵軍設想了可能會讓他們以後很驕傲的研究工作，那就是他們已經開始著手研究這種可以在光線中工作的人造黑洞，甚至有可能在今年年底成功。Pendry卻說：「我認為作者對於將這一器件應用到可見光區域過於樂觀，但是，我更希望我是錯的」。

來源: 環球科學

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