阅读刘辉等人模拟引力透镜文章

阅读刘辉等人模拟引力透镜文章笔记张宏浩南京大学刘辉、祝世宁等人的文章通过模拟引力透镜来捕获光这里，利用在一个微球附近的微结构光学波导，我们提出一种高精度模拟引力导致的弯曲时空的方案。我们在实验上证明了远场的引力透镜效应和处于流体静力学平衡的天体的光球附近的临界现象。这种微结构波导可用作一个全方向的吸收体，具有光收集、微腔等应用。2广义相对论的验证、结果和预言34在复杂的非均匀介质中的Maxwell方程与弯曲时空中Maxwell方程的相似性5根据Maxwell方程的坐标变换不变性设计在微波和光学频率的隐身斗篷6根据Maxwell方程的坐标变换不变性设计变换光学器件7变换光学方法用于模拟黑洞变换光学方法用于模拟Minkowski时空8变换光学方法用于模拟电磁学虫洞变换光学方法用于模拟宇宙弦变换光学方法用于模拟大爆炸和宇宙学暴涨9变换光学方法用于模拟霍金辐射10尽管设计这些广义相对论的“玩具”模型的理论基础已经得到了很好的理解，但对变换光学方法用于模拟在实际天体附近的电磁辐射的散射的实验验证仍然是一个挑战，特别是对于可见光而言。1112在本文中，我们提出了一种灵活的实验方法，可以用直接的光学方法研究在一个微球附近的光捕获（其中微球用于模拟源自质量密度与压强比值的幂律分布的引力透镜），包括在光球（类似于致密的中子星和黑洞附近）上的光捕获，如图1a所示。我们的方法用到了一个嵌入在一个平面聚合波导中的微球，如图1b所示，这个波导是在一个受控的自旋涂层过程中形成的。13图1a：在大质量星体附近由引力场导致的光线偏折。图1b：在一个微球旁边形成的微结构光学波导图示，这个波导用于仿真由引力场导致的光线偏折。14由于表面张力效应，在微球周围的波导被扭曲，导致波导的有效折射率连续变化，这在一定条件下可以模拟由强引力场导致的弯曲时空。用直接的荧光成像，我们观察到了透镜现象和入射光被渐近捕获在一个不稳定的圆形轨道，这个轨道对应于一个致密星体的光球。15这一观测结果清楚地表明，我们提出的实验方案提供了一个有用的“玩具”模型，这个模型可在一个受控的实验室环境下用于研究近场和远场的电磁效应，该效应与广义相对论中的引力透镜效应很相似。这个实验结果与已提出的理论符合得很好，既验证了爱因斯坦方程的严格解，也验证了零质量粒子在弯曲时空的测地线轨道预言。16样品制备与光学特性先将一个50纳米厚的银膜沉积在一个二氧化硅基底，再将一个周期为310纳米的光栅用聚焦离子束方法穿过银膜，……17波导的折射率与距离的幂律依赖关系18补充材料：对有效折射率（或介电常数）的幂律函数做拟合192+1维静态中心对称的时空20理想流体的能动张量在两种度规约定下不变号，但具体表达式有一项反号21补充材料（推导细节）：中心对称的各向同性时空222324252627光线的测地线运动2829补充材料（推导细节）：用欧拉-拉格朗日方程303132