https://academic.oup.com/nsr/article/doi/10.1093/nsr/nwaa111/5849032
透過廣義相對論的彎曲時空度量與電磁材料的電磁參數之間的等價關係,科學家提出模擬
重力場中彎曲時空的光學方法,這讓科學家能在實驗中模擬粒子在彎曲時空中的演化。
然而因為技術問題,此類模擬大多在古典狀態或平坦空間中進行,而與廣義相對論相關的
量子模擬卻很少人做。
最近,上海交大的金賢敏以及南京大學的劉輝等人在模擬黑洞事件視界附近的粒子行為方
面取得了新進展。
該團隊用單層非均勻耦合光子波導晶格做出一維人工黑洞。透過飛秒雷射直接寫入技術,
他們可以很好地控制波導的現場能量以及波導間的耦合。與平面空間中的線性時間演化相
比,黑洞事件視界附近的單光子波包的動態行為呈指數級加速,其指數取決於黑洞曲率。
該團隊進一步設計兩層光子波導晶格並透過實驗觀察黑洞事件視界附近費米子對的各種行
為,他們在具有正能量的單光子包逃出黑洞的同時捕獲了具有負能量的單光子包-這現象
與霍金預言的霍金輻射類似。
該團隊也提出在實驗室中模擬更高維的彎曲時空的方法:比如用二維波導陣列來模擬三維
時空、用具有偏振光子或光子頻率的二維波導陣列來模擬四維時空。因為傳播方向在這個
實驗中扮演的是時間的角色,所以該實驗還可以模擬動力學度量-例如重力波和FRW度量(
描述宇宙膨脹的模型)。