Дослідники з Нью-Йорка досягли того, що довгий час вважалося майже неможливим — вони змогли відбити електромагнітні хвилі не в просторі, а в часі. Цей прорив у фізиці описаний у журналі Nature Physics і відкриває нові горизонти для контролю хвильових процесів.
Досягнення дозволяє змінювати напрямок хвиль у часі за допомогою спеціально створеного метаматеріалу. Це явище передбачає швидку та рівномірну зміну характеристик середовища, через яку частина хвилі повертається назад у часі, змінюючи частоту.
Раніше науковці могли відбивати хвилі лише в просторі — саме завдяки цьому ми чуємо лунку або бачимо своє відображення в дзеркалі. Ідея часового відбиття, коли хвилі «відскакують» назад у часі, здавалася фантастикою.
Проблемою була величезна енергія, потрібна для швидкої зміни середовища. Прорив став можливим завдяки метаматеріалам — штучно створеним структурам із властивостями, яких немає в природі. Дослідники виготовили металеву смугу з електронними перемикачами та конденсаторами, що дозволяє подвоювати імпеданс за частку секунди.
Генгю Сюй, постдокторський дослідник, пояснив: “”Наша ідея полягала в тому, щоб уникнути зміни властивостей основного матеріалу і замість цього створити метаматеріал, в якому додаткові елементи можна раптово додавати або віднімати за допомогою швидких перемикачів.””
Часові відбиття поводяться зовсім інакше, ніж просторові. Коли хвиля потрапляє на звичайне дзеркало, відбивається її передня частина. У випадку часового відбиття першим повертається кінець хвилі. За словами дослідників, у часове «дзеркало» ви б побачили не своє обличчя, а спину.
Якщо перекласти це на звук, ефект нагадує відтворення запису у зворотному напрямку — швидкий, різкий та високий. Візуально зміна частоти може виглядати як миттєва зміна кольору: червоний стає зеленим. Провідний автор дослідження Андреа Алу зазначив, що явище було передбачене раніше, але бачити його реалізацію — надзвичайно захоплююче.
Часові відбиття відкривають нові можливості для контролю хвиль, що може покращити бездротовий зв’язок та сприяти розробці низькоенергетичних обчислювальних систем, заснованих на хвильових процесах. Контроль хвиль у часі дозволяє досягати ефектів, які раніше залишалися лише теоретичними.
Залишити коментар