Физики нашли способ обеспечить отрицательное преломление света без использования метаматериалов
Физики впервые продемонстрировали, что отрицательного преломления света можно добиться с помощью атомных решеток — без использования искусственно созданных метаматериалов. Это может революционизировать оптику и стелс-технологии.
Преломление света возникает, когда он меняет направление при переходе из одной среды в другую — например, из воздуха в воду или стекло. Из-за преломления света для нас объекты, помещенные в стакан воды, меняют вид и форму. Этот процесс имеет существенные ограничения: свет в основном взаимодействует с материей через электрическую составляющую поля, оставляя магнитную практически незадействованной.
Отрицательное преломление — контринтуитивный эффект, при котором свет в среде изгибается в направлении, противоположном ожидаемому. Оно интересует ученых из-за потенциала революционизировать оптику. Отрицательное преломление обещает стать основой «плащей-невидимок», стелс-технологий, суперлинзы — оптического устройства, способного сфокусировать свет в точку размером меньше, чем длина волны этого света.
Хотя ученые уже создавали отрицательное преломление в метаматериалах, они стремятся найти более простые способы получения отрицательной рефракции. Метаматериалы — сложные дорогие структуры, обычно состоящие из наноразмерных объектов. Их практическое применение на оптических частотах ограничено многочисленными дефектами производства и значительными потерями энергии света в сложной структуре поверхности таких материалов. Производство метаматериалов дорого и масштабируется с большими проблемами.
Международная группа ученых представила модель и сопровождающие ее теоретическое расчеты для нового метода управления взаимодействием атомов со светом. Высокоупорядоченные атомные решетки оказались способны обеспечить отрицательное преломление без использования метаматериалов.
Подход включал моделирование распространения света через атомные решетки с точностью до влияния отдельного атома. Исследование показало, что коллективный отклик атомов способен обеспечить отрицательное преломление света.
В случае использования атомной решетки атомы взаимодействуют друг с другом через световое поле, реагируют на свет коллективно, а не по отдельности. Коллективные взаимодействия порождают новые оптические свойства, такие как отрицательное преломление, которые невозможно предсказать, изучая отдельные атомы изолированно.
Создание отрицательного преломления стало возможным благодаря удержанию атомов в периодических оптических решетках. Оптические решетки похожи на «ячеистые структуры» из света — ученые фиксируют в них атомы стоячими световыми волнами. Точное расположение атомных кристаллов позволяет исследователям управлять взаимодействием атомов и света с беспрецедентной точностью.
Коллективное поведение атомов в оптических решетках, по расчетам ученых, сильно облегчает технологическую задачу создания отрицательного преломления. В отличие от метаматериалов, атомные системы представляют собой чистую среду без производственных дефектов. В таких системах свет взаимодействует с атомами контролируемо и точно, без потерь на поглощение, которые обычно превращают свет в тепло.
Научная работа опубликована в журнале Nature Communications. Пока это теоретические расчеты, так как экспериментов с реальными объектами исследовательская группа не проводила.
Telegram 
Дзен 
VK Группа ученых из МФТИ, Российского квантового центра, ФИАН, МГТУ имени Баумана и НИЯУ МИФИ экспериментально определила длину волны, при которой поляризуемость атома тулия в основном состоянии равна нулю. Лазер с таким излучением практически не взаимодействует с атомами тулия в решетке. Результаты работы могут найти применение в квантовых симуляторах, оптических ловушках и прецизионных измерениях.
Исследователи из МИЭМ ВШЭ и ИПКОН РАН разработали новую математическую модель мониторинга, которая позволяет фиксировать источник опасных подземных вибраций в реальном времени. Технология поможет снизить риск повреждения зданий, дорог и другой инфраструктуры рядом с карьерами и шахтами.
До недавних пор обмеление Каспия после 1991 года списывали на глобальное потепление. Авторы новой научной работы опровергли эту гипотезу: 63 процента падения уровня приходится на некий неизвестный фактор. Причем попытки выяснить его природу вряд ли можно назвать успешными.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии