Электромагнитная черная дыра

Впервые искусственно создана «электромагнитная черная дыра», засасывающая окружающее излучение. В будущем это открывает дорогу самым невероятным технологиям - прежде всего, в солнечной энергетике.

Пока что устройство работает только с микроволновым излучением, но в принципе ничто не мешает расширить его возможности, охватив и видимую часть спектра. А это значит, что мы сможем буквально «засасывать» солнечный свет, генерируя огромные количества энергии даже в пасмурный день.

Теоретически создание такой «черной дыры» было обосновано и описано нашими соотечественниками, работающими сегодня, к сожалению, в США - Евгением Наримановым и Александром Килдишевым. Их идея состояла в симуляции способностей реальной черной дыры поглощать материю и излучение, изгибая пространство-время.

Ученые показали, что возможно сконструировать устройство, которое заставляет падающее на него излучение изгибаться, двигаясь по спирали к его центру - совсем, как у черной дыры, хотя и совершенно по другим причинам. Если черная дыра действует благодаря своей колоссальной силе притяжения, инструмент, придуманный Наримановым и Килдишевым, представляет собой цилиндр, собранный из концентрических слоев метаматериала.

Хитрость состоит в том, что диэлектрическая проницаемость оболочек цилиндра для электромагнитных волн определенного диапазоне понемногу повышается при движении от периферии к центру. Самая внутренняя оболочка, которая соприкасается с центральным стержнем, обладает тою же проницаемостью, что и сам стержень. Луч как бы «сваливается» все глубже внутрь цилиндра, переходя по сложной траектории от одной оболочке к другой и свободно переходит из самой внутренней в центр.

Эта идея оказалась вовсе не бесплодной: китайские ученые Те Цзюнь Цуй (Tie Jun Cui) и Цян Чэн (Qiang Cheng) воплотили ее в реальность, создав такую симулированную «черную дыру», способную улавливать и поглощать микроволновое излучение. Устройство представляет собой цилиндр, состоящий из 60-ти кольцевых слоев пористых метаматериалов: внешние 40 слоев образуют оболочку, а внутренние 20 - поглотитель. «Когда исходная электромагнитная волна попадает на его поверхность, - объясняет Цуй, - она захватывается и направляется во внутренние области цилиндра, к "центру черной дыры", где и поглощается. Выбраться оттуда она не может никак». В данном случае энергия этого излучения просто переходит в тепло, но ей можно найти и куда более полезные применения.

Но для начала потребуется модифицировать устройство так, чтобы оно могло работать и с другими частями спектра, а сделать это может быть не так-то просто. Дело в том, что микроволны имеют на порядок большую длину волны, и «управляться» с ними с помощью пористого метаматериала легче. Однако китайские ученые полны надежд и обещают представить образец, годный для улавливания видимого излучения, уже в этом году.

Вот это будет важным достижением. Представьте подобные цилиндры, установленные по всей планете и улавливающие энергию солнечных лучей намного эффективнее, чем даже листья растений. Нет необходимости в огромных панелях солнечных батарей, а тем более в зеркалах, концентрирующих свет: производительность их будет и так достаточной. Генерируя электричество, они наполнят мир дешевой и совершенно чистой энергией почти из неисчерпаемого источника.

Кстати, удивительные метаматериалы позволяют создать и многие другие невероятные вещи - скажем, плащ невидимку - правда, пока что лишь в теории.