Unde de lumină făcute să se ciocnească ca și cum ar fi obiecte masive – Physics World

Fotonii se pot ciocni ca și cum ar fi obiecte masive datorită metamaterialelor cunoscute sub numele de interfețe de timp, care suferă modificări bruște ale proprietăților lor optice. Aceasta este constatarea cercetătorilor de la Universitatea City din New York, SUA, care spun că munca lor ar putea avea aplicații în comunicațiile fără fir, imagistica și tehnologiile de recoltare a energiei.

Când două obiecte se ciocnesc unul de celălalt, ele se ciocnesc și energia lor cinetică este fie conservată, pierdută sau crescută, în funcție de proprietățile lor mecanice. În schimb, doi fotoni (unde electromagnetice) trec în general unul prin altul, deși întâlnirea lor se poate manifesta prin fenomene ondulatorii, cum ar fi interferența. Cu toate acestea, situația este foarte diferită atunci când împrăștie o structură cu pierderi pe măsură ce interferează. În acest caz, energia poate trece între ele astfel încât să fie transmisă sau absorbită în întregime în funcție de amplitudinea și faza relativă a fotonilor. Un astfel de „control coerent al undelor”, așa cum este cunoscut, poate fi exploatat pentru a crea fenomene precum absorbția perfectă – adică interferența distructivă a undelor, deoarece energia lor este complet disipată – și pentru a adapta cantitatea de absorbție după cum este necesar.

Cercetători conduși de fizician și inginer Andrea Alù au arătat acum că pot crea o nouă formă de control asupra schimburilor de energie între fotoni. În acest proces, ei au realizat analogul fotonic al unei coliziuni mecanice pentru unde electromagnetice folosind metamateriale care pot suferi modificări bruște și mari ale proprietăților lor electromagnetice. Aceste variații au permis echipei să creeze o structură cunoscută sub numele de interfață de timp.

„Când două valuri care se propagă în direcții opuse experimentează o astfel de interfață în timp ce se suprapun, experimentează schimburi de energie extrem de rapide, ca și cum ar fi obiecte care se ciocnesc”, explică Alù. „Faza relativă a celor două valuri poate controla natura acestei coliziuni, care poate fie să conserve energie, fie să o disipeze, fie să o amplifice.” În această formă de control temporal coerent al undelor, undele reflectate de interfața de timp interferează distructiv cu undele refractate. În condiții adecvate, acest lucru permite anularea unuia sau chiar ambelor valuri.

Modelarea impulsurilor electromagnetice

Cercetătorii au avut ideea pentru noua lor muncă după ce s-au întrebat dacă ar putea fi posibilă ștergerea unei undă mecanică nedorită, cum ar fi un tsunami sau o undă seismică, „aruncând” un alt val, similar, împotriva ei, pentru a o contracara. „Deși un astfel de rezultat este imposibil în fizica valurilor convenționale, știam că este posibil, în principiu, cu un metamaterial temporal”, spune Emanuele Galiffi, un bursier postdoctoral în laboratorul lui Alù și autorul principal al unui studiu în Fizica naturii asupra lucrării. „Experimentul nostru ne-a permis să demonstrăm acest concept în acțiune pentru undele electromagnetice.”

Fizicienii efectuează prima măsurătoare a „reflexiei timpului” în cuptorul cu microunde

Acest analog fotonic al coliziunilor mecanice ar putea fi folosit și pentru a modela impulsuri electromagnetice, ciocnindu-le unul împotriva celuilalt. Cercetătorii au demonstrat o astfel de sculptură pentru undele electromagnetice în regimul cu microunde și acum își propun să obțină acest lucru la frecvențe mai înalte, folosind dispozitive precum tranzistoarele cu grafen de mare viteză în loc de interfețe de timp.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. Automobile/VE-uri, carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• ChartPrime. Crește-ți jocul de tranzacționare cu ChartPrime. Accesați Aici.
• BlockOffsets. Modernizarea proprietății de compensare a mediului. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/light-waves-made-to-collide-as-if-they-were-massive-objects/