Cientistas construíram um simulador de buracos negros e brancos – ele ajudará a criar a eletrônica do futuro e muito mais

Buracos negros distantes e incompreensíveis são difíceis de considerar como objetos para experimentos ativos. Portanto, para experimentos de laboratório, os cientistas criaram um análogo óptico de um buraco negro e até mesmo um hipotético buraco branco. O dispositivo desenvolvido se comporta como um buraco negro ou branco, absorvendo ou refletindo luz dependendo da polarização. Pode ajudar no estudo de fenômenos espaciais e na criação de tecnologias futuras.

Fonte da imagem: Universidade de Southampton

Na teoria geral da relatividade de Einstein, os buracos negros são conhecidos por sua capacidade de absorver luz e matéria, distorcendo o espaço-tempo e criando um limite além do qual nem mesmo a luz consegue escapar do buraco negro. A rigor, os buracos negros ainda são considerados objetos hipotéticos, embora haja pouca dúvida sobre sua existência. Buracos brancos, cuja hipótese é impedir a entrada de luz e matéria, são conhecidos apenas como construções teóricas que “existem” em soluções para as equações de Einstein.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Southampton desenvolveu um dispositivo óptico revolucionário que simula simultaneamente a física dos buracos negros e seus gêmeos misteriosos, os buracos brancos, mas apenas na faixa óptica. A verdadeira gravidade do buraco negro permanece indefinida no laboratório.

Esses “análogos ópticos” usam o princípio de absorção coerente perfeita para absorver ou refletir a luz, dependendo da polarização – assim como buracos negros absorvem matéria e buracos brancos hipotéticos a emitem. Isso abre novas possibilidades para estudar fenômenos do espaço profundo em laboratório e para desenvolver tecnologias avançadas, como sistemas de conversão de energia e materiais furtivos.

Ao gerar uma onda estacionária e direcioná-la a um material absorvente ultrafino, o dispositivo pode absorver quase toda a luz ou transmiti-la, simulando o comportamento de buracos negros ou o suposto comportamento reflexivo de buracos brancos. Essencialmente, é um sistema de laboratório que pode capturar ou repelir luz dependendo de sua polarização.

Externamente, o dispositivo é um prisma duplo com uma película fina no meio. O filme simula o comportamento óptico de um buraco negro e branco, e faz isso com precisão matemática. Isso significa que agora é possível conduzir experimentos que reproduzem o comportamento de objetos astrofísicos reais.

Experimentos conduzidos pela equipe de pesquisadores confirmaram que o conceito funciona: o dispositivo controla ondas eletromagnéticas de uma forma que realmente reflete o comportamento dos buracos negros e brancos gravitacionais. A simulação não mostrou reflexão do dispositivo, como no caso de um análogo de buraco negro, e a formação de uma onda estacionária devido à interferência da luz incidente e refletida, como no caso de um buraco branco.

Os cientistas observam: “Nosso dispositivo óptico pode ser usado como um análogo para estudar a física desses fenômenos celestes distantes, bem como uma base prática para uma gama de aplicações potenciais relacionadas à adaptação de ondas eletromagnéticas e ao aprimoramento de interações luz-matéria – como detecção, conversão de energia, camuflagem multiespectral, tecnologias furtivas e muito mais.”