Dans la relativité générale, un trou blanc gravitationnel est une région hypothétique d’espace qui ne peut pas être entrée de l’extérieur. C’est l’inverse d’un trou noir à partir duquel la lumière et les informations ne peuvent pas s’échapper. Des chercheurs de l’Université de Southampton, de la Nanyang Technological University et du Texas A&M University ont créé un dispositif optique présentant des similitudes intrigantes avec ces objets. L’appareil absorbera totalement (trou noir optique) ou rejetera totalement la lumière (trou blanc optique) de toute longueur d’onde, selon sa polarisation.
Le dispositif nouvellement développé fonctionne comme un trou noir optique ou un trou blanc optique, et repose sur un principe appelé absorption parfaite cohérente des ondes légères.
En fonction de la polarisation, ce dispositif optique peut absorber ou rejeter la lumière presque entièrement, analogue au comportement d’un trou noir ou blanc gravitationnel dans l’espace.
L’appareil fonctionne en formant une onde permanente à partir d’ondes lumineuses incidentes, où les interactions avec un absorbeur ultraminal conduisent à une absorption ou une transmission parfaite, basée sur la polarisation de la lumière.
En termes simples, il se comporte comme un objet cosmique qui avale ou repousse la lumière.
«Les phénomènes célestes, en particulier les trous noirs, ont fasciné l’imagination et l’intrigue exploratoire des humains depuis des générations», a déclaré la professeure de Southampton, Nina Vaidya.
«Les analogues sont des moyens d’accéder à la physique, en particulier pour les objets lointains comme les trous noirs, car les cadres mathématiques et les aspects des principes physiques se répètent de manière surprenante dans plusieurs systèmes – phénomène céleste aux appareils nano- et pico-échelle.»
«Nous introduisons le concept de trous optiques en noir et blanc qui absorbent de manière déterministe presque toute la lumière d’une polarisation tout en rejetant la lumière de la polarisation orthogonale.»
«Il repose sur notre démonstration expérimentale de l’absorption parfaite cohérente à large bande dans les dispositifs compacts, activés par la cohérence et l’interférence spatiales, tandis que la sensibilité à la polarisation est acquise à partir de la phase géométrique des faisceaux interférents.»
Les expériences de preuve de concept de l’équipe démontrent que ce dispositif optique manipule les ondes électromagnétiques d’une manière qui reflète le comportement des trous gravitationnels en noir et blanc.
Les simulations illustrent l’absence de réflexion de l’appareil pour l’analogue du trou noir et la formation d’une onde debout en raison de l’interférence de l’incident et de la lumière réfléchie pour le trou blanc.
Les résultats éclairent les idées et les possibilités fascinantes de manipuler les interactions de la matière légère et peuvent permettre de nombreuses applications pratiques.
«Notre dispositif optique peut être utilisé comme analogique pour étudier et explorer la physique de ces phénomènes célestes lointains; ou même pour fournir un cadre pratique pour plusieurs applications potentielles de la couture des ondes électromagnétiques et des interactions légères améliorées, telles que la détection, la conversion énergétique, le camouflage multipecctral, les techniques furtives, et plus, le professeur Vaidya.
