Аналогия между свойствами метаматериалов и пространства-времени позволит воспроизвести «в пробирке» некоторые события времен Большого Взрыва.
Большой взрыв в лаборатории: Мета-моделирование

На самом деле, аналогия между свойствами сверхтекучего гелия и Общей Теорией Относительности (ОТО) была замечена довольно давно: математический аппарат, описывающий ту и другую систему, оказывается идентичен. Так что, исследуя свойства одной из них, мы «автоматически» узнаем новое и о другой. Подробнее об этой удивительной фазе жидкости — сверхтекучей — можно прочесть в статье «Холодный расчет».

А недавно наш бывший соотечественник, работающий в США Игорь Смолянинов обнаружил еще одну крайне интересную и полезную аналогию между ОТО и метаматериалами. Композитная структура метаматериалов позволяет им проявлять свойства, нехарактерные (насколько нам известно) для естественных природных материалов. Речь об отрицательном коэффициенте преломления.

Иначе говоря, из-за особенностей микроструктуры метаматериала свет распространяется необычным образом — более того, манипулируя структурой, мы можем влиять на поведение света, проходящего через метаматериал. Это даже позволяет надеяться, что в один прекрасный день на этой основе будет создан настоящий плащ-невидимка, о чем мы рассказывали в заметке «Теоретически, не вижу».

Однако идея Смолянинова состоит в другом: конструировании метаматериала, в котором свет вел бы себя соответственно разным структурам пространства-времени. К примеру, он математически рассчитал необходимые свойства метаматериала, который является аналогом 2+2-мерного пространства-времени (2 измерения пространства и 2 времени, вместо 3 пространственных и 1 временного, как в нашем мире). При этом было показано, что в определенный момент такое пространство-время спонтанно переходит в 2+1, порождая большое количество элементарных частиц.

Таким образом, придумав оригинальный подход для изучения Большого Взрыва, Смолянинов уже с успехом применил его, показав, что «фазовый переход» пространства-времени вызывает появление частиц. Более того, это событие вполне можно попробовать провести и в лаборатории, создав своего рода «игрушечный Большой Взрыв».

По публикации physics arXiv blog