Nachbildung des Urknalls in Metamaterialien

Die Analogie zwischen der Physik des suprafluiden Heliums und der allgemeinen Relativitätstheorie ist bekannt. Die Mathematik, die diese Systeme beschreibt, ist im Wesentlichen identisch, so dass die Messung der Eigenschaften des einen automatisch sagt, wie sich das andere verhält.

Nun hat Igor Smolyaninov von der University of Maryland eine weitere interessante mathematische Analogie zwischen optischen Metamaterialien und der Allgemeinen Relativitätstheorie gefunden. Metamaterialien sind Substanzen, deren Permittivität und Permeabilität so manipuliert wurden, dass das Verhalten von Licht fein gesteuert werden kann. Sie wurden bekanntermaßen verwendet, um Unsichtbarkeitsumhänge zu erstellen, die Objekte vor dem Blick verbergen.

Aber Smolyaninov hat eine andere Idee. Warum nicht Materialien schaffen, die das Verhalten von Licht in verschiedenen Raumzeiten nachbilden? Er nennt als Beispiel ein Metamaterial, das formal einer (2+2)-Raumzeit mit zwei Raum- und zwei Zeitdimensionen entspricht.

Sein Stück de Resistance ist jedoch eine mathematische Demonstration eines Ereignisses, bei dem ein Phasenübergang innerhalb eines (2+2)-Metamaterials zur plötzlichen Entstehung einer 2+1-Raumzeit (zwei Raum- und eine Zeitdimension) zusammen mit eine große Partikelpopulation.

Denken Sie einen Moment darüber nach. Was Smolyaninov beschreibt, ist ein optisches Analogon des Urknalls, bei dem eine Raumzeit zusammen mit den Teilchen erzeugt wird, um sie zu bevölkern. Das charakteristische Merkmal dieses Phasenübergangs scheine eine Art Spielzeug-Urknall zu sein, sagt er.

Im Prinzip ist das ein Experiment, das man im Labor machen könnte, bei dem man den Urknall in Aktion sehen kann.

Ref: arxiv.org/abs/0908.2407 : Optische Modelle des Urknalls und nicht-triviale Raum-Zeit-Metriken basierend auf Metamaterialien

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