Niewidzialność w przestrzeni... i w czasie. :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Mobilny świat oczami dzieci, czyli „Moja Pierwsza Komórka” w szkołach

Stypendysta "Doktoratów dla Mazowsza" w poszukiwaniu metamateriałów

Międzynarodowe warsztaty na temat planowania i szeregowania zdarzeń dotyczących przestrzeni kosmicznej, Fryburg, Niemcy

Badania rzucają światło na postrzeganie przez mózg spadających przedmiotów

Zaproszenie do składania ofert na badanie korzyści z realizacji unijnych celów dotyczących bioróżnorodności oraz określenia brakujących kwalifikacji obecnie dostępnych kadr

W ciągu ostatnich kilku lat postęp w dziedzinie nauki o metamateriałach zbliżył badaczy do urzeczywistnienia pomysłu stworzenia realnej wersji bajkowej „czapki-niewidki”. Projektowane obecnie materiały o niezwykłych właściwościach będą mogły niedługo sprawić, że różne przedmioty w polu widzenia staną się naprawdę niewidzialne dla ludzkiego oka. Innowacyjna technologia metamateriałów rozważana była jednak dotychczas tylko w aspekcie uzyskiwania niewidzialności w przestrzeni, zaproponowana niedawno nowa koncepcja teoretyczna pokazuje, że możliwe jest również ich używanie do swoistego maskowania zdarzeń, czyli osiągnięcia niewidzialności nie tylko w przestrzeni, lecz również w czasie. Najnowszy pomysł wykorzystania metamateriałów to dosłowne dodanie czwartego wymiaru do fascynujących badań nad urealnieniem niewidzialności.

Metamateriały to sztucznie zaprojektowane struktury o niezwykłych właściwościach elektromagnetycznych, niedostępnych w naturalnie występujących materiałach. Ich niezwykłe cechy i możliwości zastosowań wzbudzają coraz żywsze zainteresowanie wśród naukowców i inżynierów. Maskowanie przedmiotów i uzyskiwanie niewidzialności to tylko jedna z licznych potencjalnych możliwości ich wykorzystania, jednak równocześnie jedna z najbardziej nagłośnionych i intrygujących.

Dotychczasowe badania nad uzyskiwaniem niewidzialności skupiały się na pomyśle zastosowania metamateriałów do maskowania przedmiotów poprzez przeprowadzanie fal elektromagnetycznych niejako obok nich. Nowy pomysł, zaproponowany przez Martina McCalla i współautorów na łamach czasopisma Journal of Optics, polega na manipulacji promieniami światła już po tym, gdy wpłyną one do metamateriału. McCall dowodzi, że możliwe jest podzielenie wpływającego do materiału światła na dwie frakcje, następnie przyspieszenie jednej z nich oraz spowolnienie drugiej. W ten sposób uzyskać można swoistą świetlną „przednią” i „tylną straż”, pomiędzy którymi da się ukryć zdarzenia niezauważalne dla zewnętrznego obserwatora.

Działanie technologii opartej na koncepcji zaproponowanej przez McCalla można, z punktu widzenia obserwatora, opisać jako tworzenie swoistego „martwego pola” lub „białej plamy” w czasoprzestrzeni – niby-korytarza, przez który zdarzenia mogą przemknąć niezauważone. Przyspieszona frakcja promieni świetlnych dociera do danej przestrzeni, w której znajduje się obserwator przed zdarzeniem, zaś spowolniona część, obrazująca stan sprzed jego wystąpienia, dociera tam już po czasie, gdy miało ono miejsce. Ukryty jest nie znajdujący się za metamateriałem przedmiot, ale wycinek czasu, podczas którego obserwator nie uzyskiwał prawdziwej informacji wizualnej dotyczącej obserwowanej przestrzeni.

Łatwo wyobrazić sobie zastosowanie podobnego zjawiska w technologiach służącej osiąganiu różnych, niekoniecznie szlachetnych celów. Na razie jednak obawy o niecne wykorzystanie urządzenia maskującego czasoprzestrzeń, czy też „edytora historii” - jak nazywa je sam autor tej koncepcji - są zdecydowanie przedwczesne. Od praktycznego zastosowania technologii czasoprzestrzennej niewidzialności w typowej dla nas skali przestrzennej prawdopodobnie dzielą nas jeszcze dekady. Światło porusza się z prędkością ponad 100 milionów metrów na sekundę, aby więc móc manipulować obrazem przestrzeni ukrytej za metamateriałową maską dotyczącym jednej sekundy, teoretycznie potrzebne jest wykorzystanie równej tej długości ilości metrów (!) maskującego materiału. Wykorzystanie koncepcji użycia metamateriałów do czasoprzestrzennych manipulacji obrazem w makroskali wydaje się więc co najmniej nieporęczne. Pomimo to prace w tym obszarze mogą okazać się bardzo owocne i przydatne w różnych dziedzinach nauki oraz techniki. Już dziś wydaje się, że koncepcja tego typu maskowania może zostać na przykład wykorzystana w rozwijającej się dynamicznie dziedzinie informatyki kwantowej. Autorzy pomysłu nie ograniczyli się z tego powodu do opublikowania czysto teoretycznego wywodu, ale zaproponowali również w swojej pracy projekt eksperymentu, dzięki któremu można będzie dowieść słuszności ich koncepcji i wypróbować ją w praktyce - chociaż na razie tylko w skali nanometrów.

Zarys eksperymentu jest poniekąd jak rękawica rzucona zajmującym się pracami nad maskowaniem oraz niewidzialnością zespołom naukowców i inżynierów. Zapewne już niedługo doczekamy się śmiałków gotowych ją podnieść i zmierzyć się z czekającym na nich wyzwaniem w zaciszu laboratorium. Jeśli wszystko się powiedzie, będzie to ważnym krokiem na drodze do urzeczywistnienia pomysłu na „edytor historii” lub prościej mówiąc – na drodze do stworzenia znanej wszystkim z bajek, jednak tym razem czasoprzestrzennej, „czapki-niewidki”.

Źródło:

McCall, M.W., Favaro, A., Kinsler, P. i Boardman, A. (2011). A spacetime cloak, or a history editor. Journal Of Optics, 13. doi:10.1088/2040-8978/13/2/024003

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

W przypadku (wielowymiarowej) przestrzeni euklidesowej, wymiarem przestrzeni jest maksymalna liczba wzajemnie prostopadłych prostych, przechodzących przez dany punkt. pełny tekst

Czoło fali miejsce geometryczne punktów o tej samej fazie drgań w przestrzeni objętej zaburzeniem falowym. Jeżeli źródło fali jest punktowe, to czołem fali w przestrzeni trójwymiarowej izotropowej jest powierzchnia kuli, w przestrzeni dwuwymiarowej - okrąg. pełny tekst

Mikrograwitacja - zjawisko opisywane jako stan przestrzeni, w której panuje znikomo małe przyspieszenie grawitacyjne pochodząca ze źródeł zewnętrznych - nie wchodzących w skład danego układu w przestrzeni. pełny tekst

Gospodarka przestrzenna - to całokształt działań biernych i czynnych dotyczących podmiotów i przedmiotów związanych z organizacją użytkowania przestrzeni. Celem gospodarki przestrzennej jest zarówno ochrona określonych wartości przestrzeni, jak i racjonalne kształtowanie przestrzeni przez stymulowanie procesów gospodarczych. Działania ochronne obejmują dążenie do zachowania równowagi pomiędzy elementami naturalnymi środowiska, a wytworami działalności ludzkiej. Natomiast kształtowanie przestrzeni to działanie przekształceniowe związane z nowymi kierunkami rozwoju społeczno-gospodarczego. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".