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Come costruire un multiverso
I metamateriali sono sostanze in cui i fisici hanno armeggiato con la capacità di un materiale di supportare campi elettrici e magnetici. Possono essere progettati per dirigere le onde elettromagnetiche intorno, sopra e dietro gli oggetti per creare mantelli dell'invisibilità che nascondono gli oggetti.
Se questo suona un po' come il modo in cui i campi gravitazionali possono piegare la luce, allora non sarai sorpreso di apprendere che esiste un'analogia matematica formale tra i metamateriali ottici e la relatività generale.
L'idea che qualsiasi cosa Einstein possa fare, anche i metamateriali possono farlo ha alimentato un'esplosione di interesse nello spazio elettromagnetico. I fisici hanno già studiato i buchi neri che aspirano la luce ma non la lasciano uscire e i wormhole che collegano diverse regioni dello spazio elettromagnetico.
Oggi, Igor Smolyaninov dell'Università del Maryland a College Park afferma che l'analogia con lo spaziotempo può essere portata molto oltre. Dice che è possibile creare metamateriali analoghi a vari tipi di spazi immaginati dai cosmologi per spiegare gli aspetti dell'Universo.
In queste teorie, lo spazio può avere un numero diverso di dimensioni che si compattano all'inizio della storia dell'Universo, lasciando le tre dimensioni dello spazio e una del tempo (3+1) che vediamo oggi. Nelle simmetrie di questi spazi dipendono le dimensioni e il modo in cui vengono compattati e questo a sua volta determina le leggi della fisica in queste regioni.
Si scopre, dice Smolyaninov, che è possibile creare metamateriali con spazi elettromagnetici in cui alcune dimensioni sono compattate. Dice che è anche possibile creare sostanze in cui gli spazi variano da regione a regione, quindi uno spazio con 2 dimensioni ordinarie e 2 compattate, potrebbe essere adiacente a uno spazio con solo 2 dimensioni ordinarie e anche collegato a uno spazio 2d con 1 dimensione compattata e così via.
I wormhole che fanno le transizioni tra queste regioni sarebbero particolarmente interessanti. Dovrebbe essere possibile osservare la nascita dei fotoni in queste regioni e c'è anche un senso in cui la transizione potrebbe rappresentare la nascita di un nuovo universo. Una simile transizione topologica potrebbe aver dato vita al nostro Universo, dice Smolyaninov.
Prosegue dimostrando che questi materiali possono essere utilizzati per creare un multiverso in cui universi diversi hanno proprietà diverse. In effetti dovrebbe essere possibile creare universi in cui sorgono diverse leggi della fisica.
Ciò apre una nuova area per i dispositivi ottici. Smolyaninov fa l'esempio degli universi elettromagnetici in cui i fotoni si comportano come se fossero massicci, privi di massa o carichi a seconda della topologia dello spazio e delle leggi fisiche a cui questo dà origine.
Non è ancora chiaro quale tipo di dispositivi potrebbero sfruttare questo comportamento. Se ti vengono in mente, pubblicali qui. Questo è chiaramente un campo che per il momento sembra essere limitato solo dalla mente del progettista.
Rif: arxiv.org/abs/1005.1002 : Multiverso metamateriale