"Tudung Kahuripan" isih ora katon

Sing paling anyar saka seri "jubah sing ora katon" yaiku sing lair ing Universitas Rochester (1), sing nggunakake sistem optik sing cocog. Nanging, para skeptis nyebutake iki minangka trik ilusi utawa efek khusus, ing ngendi sistem lensa sing cerdas bisa refract cahya lan ngapusi visi pengamat.

Ana sawetara math cantik majeng konco kabeh-ilmuwan kudu nggunakake kanggo nemokake carane nyetel loro lensa supaya cahya dibiasaké ing kuwi cara sing padha bisa ndhelikake obyek langsung konco wong. Solusi iki bisa digunakake ora mung nalika ndeleng langsung ing lensa - amba saka 15 derajat utawa liyane cukup.

1. "Topi Kahuripan" saka Universitas Rochester.

Bisa digunakake ing mobil kanggo ngilangi bintik wuta ing pangilon utawa ing kamar operasi, supaya ahli bedah bisa ndeleng liwat tangane. Iki liyane ing seri dawa Revelations babagan teknologi sing ora katonsing wis teka kanggo kita ing taun anyar.

Ing 2012, kita wis krungu bab "Cap of Invisibility" saka Universitas Duke Amérika. Mung maca paling inquisitive banjur iku bab kahuripan saka silinder cilik ing pecahan cilik saka spektrum gelombang mikro. Setaun sadurunge, pejabat Adipati nglaporake babagan teknologi siluman sonar sing bisa uga janjeni ing sawetara kalangan.

Sayange, iku kahuripan mung saka titik tartamtu tampilan lan ing orane katrangan sempit, kang digawe teknologi sethitik nggunakake. Ing 2013, insinyur sing ora kesel ing Duke ngusulake piranti cetak 3D sing nyamar obyek sing dilebokake ing jero kanthi bolongan mikro ing struktur kasebut (2). Nanging, maneh, iki kedadeyan ing sawetara ombak sing winates lan mung saka sudut pandang tartamtu.

Ing foto sing diterbitake ing Internet, cape perusahaan Kanada Hyperstealth katon janjeni, sing ing 2012 diiklanake kanthi jeneng Quantum Stealth (3). Sayange, prototipe sing digunakake ora nate dituduhake, lan uga ora diterangake cara kerjane. Perusahaan kasebut nyebutake masalah keamanan minangka alesan lan laporan cryptically nyiapake versi rahasia produk kanggo militer.

Monitor ngarep, kamera mburi

Modern pisanantutup kahuripan» Dikenalake sepuluh taun kepungkur dening insinyur Jepang Prof. Susumu Tachi saka Universitas Tokyo. Dheweke nggunakake kamera sing dipasang ing mburi wong sing nganggo jas sing uga monitor. Gambar saka kamera mburi digambarake. Wong sing nganggo jubah "ora katon". Trik sing padha digunakake dening piranti kamuflase kendaraan Adaptiv sing dikenalake ing dekade sadurunge dening BAE Systems (4).

Nampilake gambar infra merah "saka mburi" ing waja tank. Mesin kasebut mung ora katon ing piranti penampakan. Gagasan masking obyek dibentuk ing taun 2006. John Pendry saka Imperial College London, David Schurig lan David Smith saka Universitas Duke nerbitake teori "optik transformasi" ing jurnal Science lan nampilake cara kerjane ing kasus gelombang mikro (panjang gelombang luwih dawa tinimbang cahya sing katon).

2. "Topi kahuripan" dicithak kanthi telung dimensi.

Kanthi bantuan metamaterial sing cocog, gelombang elektromagnetik bisa ditekuk kanthi cara kanggo ngliwati obyek ing saubengé lan bali menyang jalur sing saiki. Parameter karakteristik reaksi optik umum saka medium yaiku indeks bias, sing nemtokake kaping pirang-pirang luwih alon tinimbang ing vakum, gerakan cahya ing medium iki. Kita ngetung minangka oyod saka produk permeabilitas listrik lan magnetik relatif.

permeabilitas listrik relatif; nemtokake kakehan gaya interaksi listrik ing zat tartamtu kurang saka gaya interaksi ing vakum. Mulane, iki minangka ukuran sepira kuate muatan listrik ing sawijining zat nanggapi medan listrik eksternal. Umume zat nduweni permitivitas positif, tegese medan sing diganti dening zat isih nduweni makna sing padha karo medan eksternal.

Permeabilitas magnetik relatif m nemtokake cara owah-owahan medan magnet ing ruang sing diisi karo materi tartamtu, dibandhingake karo medan magnet sing bakal ana ing vakum kanthi sumber medan magnet eksternal sing padha. Kanggo kabeh zat alami, permeabilitas magnetik relatif positif. Kanggo media transparan kayata kaca utawa banyu, kabeh telung jumlah kasebut positif.

Banjur cahya, liwati saka vakum utawa udhara (parameter udhara mung rada beda karo vakum) menyang medium, dibiasake miturut hukum refraksi lan rasio sinus sudut kedadean kanggo sinus sudut bias yaiku padha karo indeks bias kanggo medium iki. Nilai kurang saka nol; lan m tegese elektron-elektron ing njero medium obah ing arah ngelawan karo gaya sing digawe dening medan listrik utawa magnet.

Iki persis apa sing kedadeyan ing logam, ing ngendi gas elektron bebas ngalami osilasi dhewe. Yen frekuensi gelombang elektromagnetik ora ngluwihi frekuensi osilasi alami elektron kasebut, mula osilasi kasebut nampilake medan listrik gelombang kasebut kanthi efektif supaya ora bisa nembus jero menyang logam lan malah nggawe lapangan sing diarahake kanthi berlawanan. menyang lapangan njaba.

Akibaté, permittivity saka materi kuwi negatif. Ora bisa nembus jero menyang logam, radiasi elektromagnetik dibayangke saka permukaan logam, lan logam kasebut dhewe entuk luster karakteristik. Apa yen loro jinis permittivity negatif? Pitakonan iki ditakoni ing taun 1967 dening fisikawan Rusia Viktor Veselago. Pranyata indeks bias saka medium kasebut negatif lan cahya dibiasake kanthi cara sing beda banget tinimbang miturut hukum bias biasa.

5. Refraksi negatif ing permukaan metamaterial - visualisasi

Banjur energi gelombang elektromagnetik ditransfer maju, nanging maksimal gelombang elektromagnetik pindhah menyang arah sing ngelawan karo bentuk impuls lan energi sing ditransfer. Bahan kasebut ora ana ing alam (ora ana zat kanthi permeabilitas magnetik negatif). Mung ing publikasi 2006 sing kasebut ing ndhuwur lan ing akeh publikasi liyane sing digawe ing taun-taun sabanjure, bisa digambarake lan, mulane, mbangun struktur buatan kanthi indeks bias negatif (5).

Padha disebut metamaterials. Ater-ater Yunani "meta" tegese "sawise", yaiku, iki minangka struktur sing digawe saka bahan alami. Metamaterials entuk sifat sing dibutuhake kanthi mbangun sirkuit listrik cilik sing niru sifat magnetik utawa listrik saka materi kasebut. Akeh logam duwe permeabilitas listrik negatif, saengga cukup kanggo ninggalake ruangan kanggo unsur sing menehi respon magnetik negatif.

Tinimbang logam homogen, akeh kabel logam tipis sing disusun ing wangun kothak kubik dipasang ing piring bahan insulasi. Kanthi ngganti diameter kabel lan jarak ing antarane, bisa nyetel nilai frekuensi ing struktur kasebut bakal duwe permeabilitas listrik negatif. Kanggo entuk permeabilitas magnetik negatif ing kasus sing paling gampang, desain kasebut kasusun saka rong cincin rusak sing digawe saka konduktor sing apik (umpamane, emas, salaka utawa tembaga) lan dipisahake dening lapisan materi liyane.

Sistem kasebut diarani resonator cincin pamisah - disingkat SRR, saka basa Inggris. Split-ring resonator (6). Amarga kesenjangan ing dering lan jarak ing antarane, nduweni kapasitansi tartamtu, kaya kapasitor, lan amarga dering kasebut digawe saka bahan konduktif, uga nduweni induktansi tartamtu, yaiku. kemampuan kanggo ngasilake arus.

Owah-owahan ing medan magnet njaba saka gelombang elektromagnetik nyebabake arus mili ing dering, lan arus iki nggawe medan magnet. Ternyata kanthi desain sing cocog, medan magnet sing digawe dening sistem kasebut diarahake menyang lapangan njaba. Iki nyebabake permeabilitas magnetik negatif saka materi sing ngemot unsur kasebut. Kanthi nyetel paramèter sistem metamaterial, siji bisa entuk respon magnetik negatif ing sawetara frekuensi gelombang sing cukup sudhut.

bangunan meta

Impen para perancang yaiku kanggo mbangun sistem ing ngendi ombak bakal mili ngubengi obyek kasebut (7). Ing taun 2008, para ilmuwan ing Universitas California, Berkeley, pisanan ing sajarah, nggawe bahan telung dimensi sing duwe indeks bias negatif kanggo cahya katon lan cedhak-infra merah, mlengkung cahya ing arah ngelawan arah alam. Dheweke nggawe metamaterial anyar kanthi nggabungake perak karo fluorida magnesium.

Banjur dipotong dadi matriks sing kasusun saka jarum miniatur. Fenomena refraksi negatif wis diamati ing dawa gelombang 1500 nm (cedhak inframerah). Ing wiwitan taun 2010, Tolga Ergin saka Institut Teknologi Karlsruhe lan kanca-kancane ing Imperial College London nggawe ora katon langsir cahya. Peneliti nggunakake bahan sing kasedhiya ing pasar.

Dheweke nggunakake kristal fotonik sing dilebokake ing permukaan kanggo nutupi tonjolan mikroskopis ing piring emas. Dadi metamaterial digawe saka lensa khusus. Lensa ngelawan punuk ing piring dumunung ing cara sing, dening deflecting bagéan saka ombak cahya, padha ngilangi scattering cahya ing bulge. Kanthi ngamati piring kasebut ing mikroskop, nggunakake cahya kanthi dawa gelombang sing cedhak karo cahya sing katon, para ilmuwan weruh piring sing rata.

Banjur, peneliti saka Universitas Duke lan Imperial College London bisa entuk refleksi negatif saka radiasi gelombang mikro. Kanggo entuk efek iki, unsur individu saka struktur metamaterial kudu kurang saka dawa gelombang cahya. Dadi tantangan teknis sing mbutuhake produksi struktur metamaterial sing cilik banget sing cocog karo dawa gelombang cahya sing kudu dibiasake.

Cahya sing katon (violet nganti abang) nduweni dawa gelombang 380 nganti 780 nanometer (nanometer siji milyar meter). Nanoteknologi saka Universitas Skotlandia St. Andrews teka kanggo ngluwari. Dheweke entuk lapisan siji saka metamaterial sing padhet banget. Kaca-kaca New Journal of Physics nggambarake metaflex sing bisa mlengkung dawane gelombang kira-kira 620 nanometer (cahya oranye-abang).

Ing 2012, klompok peneliti Amerika ing Universitas Texas ing Austin teka karo trick temen beda nggunakake gelombang mikro. Silinder kanthi diameter 18 cm dilapisi karo bahan plasma impedansi negatif, sing ngidini manipulasi sifat kasebut. Yen nduweni sifat optik sing ngelawan saka obyek sing didhelikake, nggawe jenis "negatif".

Mangkono, loro ombak tumpang tindih lan obyek dadi ora katon. Akibaté, materi kasebut bisa mlengkung sawetara rentang frekuensi gelombang supaya bisa ngubengi obyek kasebut, konvergen ing sisih liya, sing bisa uga ora katon dening pengamat njaba. Konsep teoretis sing multiplying.

Kira-kira rolas sasi kepungkur, Advanced Optical Materials nerbitake artikel babagan studi sing bisa ditindakake dening para ilmuwan ing Universitas Florida Tengah. Sapa ngerti yen dheweke gagal ngatasi watesan sing ana ing "topi sing ora katon» Dibangun saka metamaterial. Miturut informasi sing diterbitake, obyek kasebut bisa ilang ing sawetara cahya sing katon.

7. Cara teoretis mlengkungake cahya ing obyek sing ora katon

Debashis Chanda lan tim nyathet panggunaan metamaterial kanthi struktur telung dimensi. Iku bisa kanggo njaluk iku thanks kanggo dadi-disebut. nanotransfer printing (NTP), sing ngasilake kaset logam-dielektrik. Indeks bias bisa diganti kanthi metode nanoengineering. Jalur panyebaran cahya kudu dikontrol ing struktur permukaan telung dimensi materi kanthi nggunakake metode resonansi elektromagnetik.

Para ilmuwan ngati-ati banget ing kesimpulane, nanging saka katrangan babagan teknologi kasebut cukup jelas yen lapisan saka materi kasebut bisa deflecting gelombang elektromagnetik kanthi akeh. Kajaba iku, cara materi anyar dipikolehi ngidini produksi wilayah gedhe, sing nyebabake sawetara wong ngimpi pejuang sing ditutupi kamuflase sing bakal nyedhiyakake dheweke. kahuripan lengkap, saka radar nganti awan.

Piranti concealment nggunakake metamaterials utawa Techniques optik ora nimbulaké ilang nyata obyek, nanging mung siro kanggo alat deteksi, lan rauh, mbok menawa, kanggo mripat. Nanging, wis ana gagasan sing luwih radikal. Jeng Yi Lee lan Ray-Kuang Lee saka Universitas Nasional Taiwan Tsing Hua ngusulake konsep teoretis babagan "cap of invisibility" kuantum sing bisa mbusak obyek ora mung saka bidang pandang, nanging uga saka kasunyatan kanthi sakabehe.

Iki bakal bisa digunakake kaya sing wis dibahas ing ndhuwur, nanging persamaan Schrödinger bakal digunakake tinimbang persamaan Maxwell. Intine yaiku kanggo ngegetake lapangan kemungkinan obyek supaya padha karo nol. Secara teoritis, iki bisa ditindakake ing skala mikro. Nanging, butuh wektu suwe kanggo ngenteni kemungkinan teknologi nggawe tutup kasebut. Kaya wae"tutup kahuripan"Sing bisa dikandhakake yen dheweke pancen ndhelikake soko saka pandangan kita.