Физики создали трехмерный плащ-невидимку
Физики создали технологию, которая позволяет делать невидимыми объекты в трехмерном пространстве. До сих пор все подобные разработки "работали" только в двух измерениях. Новая работа опубликована в журнале Science. Коротко о ней пишет портал Physics World.
В своей работе ученые использовали метаматериалы - материалы, свойства которых, в первую очередь, зависят от структуры, а не от химического состава. Метаматериалы способны искажать пути попадающих на них лучей света таким образом, что наблюдатель, которого достигают отраженные лучи, видит не реальную картину, а некую иллюзию.
Авторы новой работы, в число которых входит один из главных специалистов по невидимости Джон Пендри, научились делать невидимым объект, находящийся под слоем метаматериала (в качестве аналогии можно привести мяч, спрятанный под ковром). Пластинка из метаматериала была сделана из тонких кремниевых слоев, уложенных друг на друга, между которыми находилась прослойка из полимера определенной структуры.
Метаматериал помещался на подложку из золота, на которой был сделан бугорок. "Ковер-невидимка" из метаматериала так изменял пути световых лучей, что наблюдатель не видел бугорка. Причем в отличие от предыдущих технологий, невидимость обеспечивалась во всех трех направлениях. Правда, размер бугорка, который ученым удалось замаскировать, составлял всего 30 на 10 на 1 микрометр. По словам авторов работы, теоретически, с помощью нового метода можно делать невидимыми и более крупные объекты, однако для этого придется затратить массу усилий на изготовление ковра-невидимки.
Еще одно ограничение новой работы - длина волны излучения. Пока физики смогли "приспособить" только инфракрасный диапазон. Однако, по их словам, точно так же можно маскировать объекты и для видимого света.
Теоретические основы создания невидимости были впервые предложены Джоном Пендри в 2006 году. С тех пор ученые смогли воплотить некоторые из теоретических концепций на практике (хотя большая часть работ по-прежнему теоретические).
Невидимая защита
Ученые придумали способ сделать дома неуязвимыми для землетрясений
Что общего у плаща-невидимки и защиты зданий от землетрясений? На первый взгляд кажется, что это совершенно разные вещи, однако для современной физики различие не столь очевидно.
Один и тот же принцип, родившийся в буквальном смысле слова из шляпы волшебника, позволяет создавать устройства, скрывающие дома от подземных толчков, самолеты от радаров и шпиона от врагов.
Представьте - вы живете в Лос-Анджелесе или в Ташкенте. В вечернем выпуске новостей передают прогноз погоды на завтра: "Дневная температура от плюс 23 до плюс 25 градусов, ветер южный; в области ожидается землетрясение магнитудой 7,5". Прекрасный денек, думаете вы и решаете с утра пораньше отправиться за город. Сейчас подобная ситуация кажется невозможной, но в будущем (пусть и весьма отдаленном) не исключено, что землетрясения перестанут быть разрушительным стихийным бедствием. Новые технологии позволят сделать здания "невидимыми" для подземных толчков.
Иллюзии
Фантастическая перспектива может стать реальностью благодаря физическим хитростям, берущим свое начало от фокусов
Фокусы уже многие столетия вызывают восхищение зрителей, которые по-прежнему верят в создаваемые иллюзионистами оптические обманы. Когда фокусник достает из мокрой вазы сухой платок или ходит по воздуху, он использует систему зеркал: они заставляют свет преломляться таким образом, чтобы у зрителей появилась иллюзия чуда.
Тем же принципом оптического обмана воспользовались физики. Человек или прибор фиксируют присутствие некоего объекта только потому, что тот отражает падающие на него лучи света. Чтобы сделать объект невидимым, необходимо исключить попадание отраженных от него лучей в глаза наблюдателя или на детекторы прибора.
В середине августа коллектив ученых из Университета Юты описал, как этого можно добиться, используя нехитрые устройства, генерирующие электромагнитные волны. Предложенная исследователями схема очень проста. Объект, который необходимо экранировать от наблюдателя, помещается между тремя генераторами, или излучателями.
Когда луч детектора попадает на объект, часть составляющих его волн отражаются и начинают распространяться в пространстве. Возникающая картина очень напоминает расхождение кругов на воде от брошенного камня. Если "круги" достигнут наблюдателя - он увидит объект.
Воспрепятствовать распространению отраженного излучения должны волны, производимые генераторами. Их параметры подбираются так, чтобы при столкновении с идущими от объекта волнами последние оказались нейтрализованы.
Явление сложения волн, при котором они усиливаются или ослабляются, носит название интерференции.
Полное взаимное уничтожение волн происходит в том случае, когда их разность фаз равна половине периода (интерферировать могут только волны с одинаковой частотой, которая связана с периодом обратным соотношением). Наглядный результат действия генераторов показан на видео, иллюстрирующем статью исследователей в журнале Optics Express. http://lenta.ru/video/science/cloak/index.htm
Производимое генераторами излучение не только "стирает" волны, отраженные от объекта, но также восстанавливает разрывы в волновом фронте луча детектора. Бреши возникают как раз из-за того, что часть излучения отражается от объекта или поглощается им. Пока авторы разработали теорию маскирования объектов только для двумерного пространства.
Однако, по их словам, в привычном нам трехмерном мире все будет работать примерно так же. Новая технология позволит прятать объекты от излучения с самыми разными длинами волн.
То есть, теоретически, объекты могут становиться не только невидимыми для ультразвука, рентгена, видимого света, но также неслышимыми (или, напротив, недоступными для шума) и устойчивыми к землетрясениям (сейсмическим колебаниям). Основным недостатком нового метода является отсутствие практической демонстрации его возможностей. Исследователи не проводили экспериментов, а ограничились только теоретическими выкладками. Описанный ими способ маскирования объектов получил название активного.
До сих пор ученые создавали невидимость в теории и на практике по другому принципу. Объекты также скрывались от наблюдателя за счет оптического обмана, однако для его создания не использовались дополнительные источники излучения. В качестве "шляпы волшебника" выступали так называемые метаматериалы.
В Китае изобрели антипод плаща-невидимки.
Команда китайских ученых заявила, что им удалось обратить эффект невидимости, создаваемый особыми материалами.
Объект, закрытый таким материалом, становится невидимым наблюдателю, так как структура материала изменяет пути лучей света.
Однако если вместо объекта за материал, создающий невидимость, поместить наблюдателя, то он не сможет увидеть предметы, находящиеся по другую сторону материала. В пресс-релизе исследователи отмечают, что им удалось разработать технологию, "уничтожающую" этот эффект. Статья с подробным описанием разработок ученых принята к публикации в журнале Optics Express.
В настоящее время идея невидимости является весьма популярной в научном сообществе.
Ее реализация стала возможной благодаря метаматериалам - материалов, свойства которых определяются особенностями строения, а не химическим составом.
Некоторые из созданных недавно метаматериалов обладают отрицательным показателем преломления. Свет в таком материале распространяется так, что направление фазовой скорости электромагнитной волны оказывается противоположным направлению ее распространения.
Суперлинзы, сконструированные из материалов с отрицательным показателем преломления, делают находящийся за ними (или даже рядом с ними) объект невидимым.
Подобные суперлинзы не имеют "обратной стороны". То есть, с обеих сторон материал является непреодолимой преградой для света. Китайские ученые разработали принцип материала, который сможет обратить этот эффект.
Материал "плаща-невидимки" заставляет свет огибать объект, однако если он (материал) будет соприкасаться с "анти-плащом-невидимкой", то часть световых волн отразиться от антипода и дойдет до наблюдателя.
Таким образом, находящийся за "плащом-невидимкой" наблюдатель сможет в месте контакта "плащей" обращать эффект.
Пока разработки китайских исследователей являются только теоретическими (в отличие от "плаща-невидимки"). Интересно, что до сих пор другие группы ученых не объявляли о работах над преодолением эффекта невидимости
http://lenta.ru/news/2010/03/22/invisible/