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 Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
Новое исследование показало, что представители скифской элиты, захороненные в курганах, которые широко разбросаны по степям Центральной Евразии, связаны родственными узами. Это доказывает, что у древних кочевников существовали династии, в которых власть передавалась по наследству.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
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.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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