Разработана концепция устройства для маскировки событий

  Дата публикации: 13 Июль 2011 l автор:
Разработана концепция устройства для маскировки событий

Возможные варианты использования устройства. Сверху — эксперимент с флуоресценцией, снизу — «телепортация» объекта. (Иллюстрация из Journal of Optics.)

 

Объединённая группа учёных из Имперского колледжа Лондона и Университета Солфорда (оба — Великобритания) составила теоретическую характеристику пространственно-временного аналога маскирующих устройств, которые скрывают объекты от наблюдения в каком-либо диапазоне спектра.

Напомним: в уже известных схемах эффект маскировки достигается за счёт того, что пути распространения излучения искусственно искривляются — и выбранная область пространства становится «невидимой». Для этого физикам приходится имитировать координатное преобразование, применённое к уравнениям Максвелла в вакууме, с помощью неоднородной среды, роль которой обычно играет метаматериал. На рисунке ниже показано, как преобразование типа (x, y) → (x’, y’) позволяет перенаправить световые лучи и скрыть объект, находящийся в точке (0, 0).

 

Разработана концепция устройства для маскировки событий

Сверху представлено традиционное маскирующее устройство, действие которого основано на преобразовании (x, y) → (x’, y’). Снизу показано пространственно-временное устройство, скрывающее события. В правой части рисунка даны условные распределения интенсивности излучения в разные моменты времени. Видно, что события вблизи точки (x, t) = (0, 0) наблюдателю недоступны. (Иллюстрация из Journal of Optics.)

 

Авторы рассмотрели схожее преобразование вида (x, t) → (x’, t’), в котором место второй координаты занимает время. Отличие от предыдущего примера, где направление распространения излучения в плоскости x–y может быть любым, состоит в том, что световые лучи в вакууме должны следовать по прямым x = с•t + const. В результате преобразования эти лучи также становятся «искривлёнными», но свет продолжит распространяться только вдоль оси x, и в пространстве всё останется по-прежнему. Излучение, однако, разделится на две части, одна из которых (головная) будет ускорена, а вторая (замыкающая) — замедлена. Это откроет своеобразный временной коридор, скрывающий «неизлучающие» события в плоскости y–z, которые происходят в окрестности точки (x, t) = (0, 0).

После использования коридор закрывается, для чего головную часть света замедляют, а замыкающую — ускоряют. Поскольку события, происходившие вблизи точки (0, 0), не освещаются, находящийся справа наблюдатель просто не может о них узнать.

У симметричного (работающего и в том случае, если излучение падает справа, а наблюдатель располагается слева) пространственно-временного маскирующего устройства некоторые лучи в среде (на рисунке выше — А) должны иметь фазовую скорость, превышающую скорость света в вакууме, а другие лучи (В), приближенные к точке (0, 0), будут распространяться, так сказать, против хода времени. Хотя всё это реализуемо с помощью метаматериалов, столь необычные требования можно обойти, несколько изменив конструкцию.

С использованием маскирующего устройства такого рода легко создать иллюзию телепортации: объект, попавший во временной коридор, переместится из точки (y1, z1) в точку (y2, z2), но наблюдатель не заметит самого движения, а увидит только то, как объект исчезает и мгновенно появляется в (y2, z2). Впрочем, в реальном научном эксперименте гораздо проще будет работать с «излучающими» событиями. В точку x = 0 можно поместить, скажем, возбуждённые атомы и регистрировать обычное экспоненциальное затухание флуоресценции; если устройство действует, то на графике появится чётко различимый пик, поскольку все случаи испускания фотонов, оказавшиеся во временнóм коридоре, наблюдателю представляются одномоментными.

Создать метаматериал с требуемыми параметрами в настоящее время, к сожалению, не получится, но возможность построить неидеальный вариант устройства на базе оптоволокна — есть. По оценке британцев, трёхкилометровый отрезок нелинейного волокна способен скрывать события длительностью в несколько наносекунд.

Оптоволокно отличается тем, что его показатель преломления, который определяет скорость распространения света в среде, повышается при увеличении интенсивности света. Следовательно, интенсивность некоего управляющего пучка будет влиять на скорость движения фотонов во втором (сигнальном) пучке, который затем можно передавать во второе волокно с новым управляющим пучком, уменьшающим свою интенсивность. Это позволяет задавать нужную разность скоростей распространения света — а значит, открывать и закрывать временной коридор.

 

Дмитрий Сафин

www

Рекламный блок

Прокомментировать

Вы должны быть авторизованы для комментирования.