5 апреля 2008 г.

Шапка-невидимка, шапка-неслышимка и шапка-недотрожка

Наверно уже многие слышали про то, что ученые придумали шапку-невидимку (т.е. оболочку, делающую невидимым для посторонних глаз и себя, и помещенное внутрь тело). Недавно было описано и аналогичное устройство для звуковых волн -- этакая "шапка-неслышимка". А в недавнем выпуске Physical Review Letters появилась статья, где рассказывается об аналогичном устройстве, экранирующем тело от "облучения" волнами материи.

Суть шапки-невидимки проста -- надо создать оболочку с такими электромагнитными свойствами, чтобы световые волны (или электромагнитные колебания из другого диапазона), падающие с любой стороны, плавно огибали бы сердцевину и снова восстанавливали бы свой прежний ход на выходе из оболочки. В результате с какой бы мы стороны ни освещали шапку, и с какой бы стороны не глядели на нее, мы не увидим ни ее саму, ни спрятанное внутри тело.

Подробнее про разные аспекты этого устройства см. в популярных заметках Эльфийский плащ стал реальностью, Возможность существования плаща-невидимки сведена к математической теореме, Шапка-невидимка в оптическом диапазоне: первые экспериментальные результаты,

Три месяца назад в Physical Review Letters появилась статья про похожую конструкцию, прячущую предмет от звуковых волн (см. например заметку Акустические невидимки). Метод абсолютно аналогичен -- надо сделать так, чтобы звуковые волны огибали сердцевину. Добиться этого можно специальной подстройкой механических свойств вещества оболочки, напимер, плотности и упругости. Работа эта пока только теоретическая, но каких-то принципиальных преград для реализации таких устройств не видно. Применения у них могут быть разнообразные -- от военных (экранировка подводных лодок) до житейских (экранировка концентрного зала от внешних шумов).


В свежей статье (доступной и в архиве как arXiv:0801.2223) аналогичную схему предложили и для волн материи. Идея снова та же -- надо создать такую оболочку, чтобы летящий сквозь нее атом огибал серцевину, а потом снова восстанавливал бы свое направление движения.

В том, что такое в принципе возможно, ничего удивительного нет. В конце цонков в квантовой механике известны безотражательные потенциалы, когда частица какой-то энергии проходит сквозь сложный потенциал со стопроцентной вероятностью. Правда, в простейших примерах такой "резонанс" наступает только при определенных энергиях, и надо постараться, чтобы расширить окно (почти) полной прозрачности на большой диапазон энергий. Но это тоже кажется вполне возможным -- в той же квантовой механике известны примеры простых одномерных потенциалов, в которых окна почти полной прозрачности довольно широки.

Вопрос только в том, как это сделать на практике. Для электронов проводимости внутри вещества, вероятно, это было бы совсем просто -- ведь прохождением электронов уже давно управляют специальным подбором сверхрешетки (многослойной структуры, составленной из чередующихся разных материалов). А для атомов, летящих в пространстве, в этой статье предлагается использовать оптическую решетку из стоячих световых волн. Медленные атомы, проходя через переменное оптическое поле, будут дифрагировать, и при правильном подборе оптической решетке -- огибать сердцевину и снова выходить наружу в исходном направлении. Подчеркну -- тут не свет дифрагирует на веществе, а волны вещества дифрагируют на световой решетке.

Впрочем, это всё пока касается только отдельных медленно летящих атомов, и работает такая схема тоже при фиксированной энергии налетающих частиц. От более сильного механического воздействия (например, от тыкания пальцем) центральный предмет не спрячешь. По крайней мере, пока. Но вот применения в физике пучков или в атомной физике эта схема вполне может найти.

4 комментария:

  1. Забавная опечатка: "в конце цонков" :)

    ОтветитьУдалить
  2. Да, у меня нередко далекие буквы перепрыгивают. Зато теперь в гугле я на первом месте по этой фразе :)

    ОтветитьУдалить
  3. Анонимный5/3/09 13:29

    "В конце цонков"

    ОтветитьУдалить
  4. Спасибо, мне уже доложили :)

    ОтветитьУдалить