Šta je otkriveno: Tim iz CUNY ASRC prvi put je eksperimentalno zabeležio vremenske refleksije — pojavu u kojoj deo elektromagnetnog talasa ide unazad u vremenu usled nagle, uniformne promene impedanse metamaterijala. Eksperiment je korišćen metalnu traku sa brzim prekidačima i rezervoarskim kondenzatorima, a rezultati su objavljeni u Nature Physics. Otkriće može imati primenu u bežičnim komunikacijama i razvoju energetski efikasnih, talasno zasnovanih računara.
Naučnici Potvrdili Postojanje „Vremenskih Refleksija“ — Prvo Eksperimentalno Posmatranje
Scientists Confirm Existence of Time ReflectionsTetra Images - Getty Images
Istraživači iz CUNY ASRC u Njujorku prvi put su eksperimentalno potvrdili postojanje tzv. vremenskih refleksija — fenomena koji je bio samo teorija više od 50 godina.
Obična, prostor‑temeljna refleksija je intuitivna: talas se odbije od ogledala ili zida i nastaje odraz ili eho. Vremenska refleksija, međutim, podrazumeva naglu i uniformnu promenu svojstava medija kroz koji se širi elektromagnetni talas, zbog čega deo talasa „krene unazad“ u vremenu i dođe do promene frekvencije.
Iako su teorije već dugo postojale, eksperimentalna potvrda je bila nedostižna jer je za klasičan pristup potrebna ogromna energija da bi se svojstva celog polja promenila brzo i jednoliko. Tim sa Advanced Science Research Center (CUNY ASRC) zaobišao je taj problem koristeći inženjerski metamaterijal — metalnu traku opremljenu brzim elektronskim prekidačima povezanim sa rezervoarskim kondenzatorima.
U eksperimentu su u traku poslati širokopojasni signali, a prekidači su se uključivali sinkrono tako da je impedansa duž trake naglo udvostručena. Ta trenutna promena svojstava metamaterijala izazvala je pojavu vremenski obrnute kopije signala, što je istraživači zabeležili i opisali u časopisu Nature Physics.
„Veoma je teško promeniti svojstva medija dovoljno brzo, uniformno i sa dovoljnom razlikom da bi se vremenski reflektovali elektromagnetni signali jer oni osciluju veoma brzo“, rekao je Gengyu Xu, koautor i postdoktorand na CUNY ASRC‑u. „Naša ideja je bila da izbegnemo promenu svojstava osnovnog materijala, i umesto toga stvorimo metamaterijal u kojem se dodatni elementi mogu naglo dodavati ili uklanjati pomoću brzih prekidača.“
Vremenska refleksija se ponaša suprotno od uobičajene prostorne refleksije: poslednji deo ulaznog signala odražava se prvi. Autori objašnjavaju da bi, da postoji „vremensko ogledalo“ kojim biste gledali sebe, prvo bio vidljiv vaš zadnji deo umesto lica. Akustična analogija je traka na kojoj se vrti snimak unazad — zvuk zvuči brže i više (visokofrekventnije).
Osim obrnutog redosleda, vremenski odrazi menjaju frekvenciju talasa — što bismo vizuelno doživeli kao naglu promenu boje (npr. crveno u zeleno). Upravo su ta nekonvencionalna svojstva razlog zašto je fenomen dugo ostao samo teorija.
„Bilo je zaista uzbudljivo videti to, jer je prošlo mnogo vremena otkako je ovaj kontraintuitivni fenomen predviđen, a vremensko‑reflektovani talasi se ponašaju znatno drugačije od prostorno reflektovanih“, rekao je Andrea Alù, profesor fizike i direktor Photonics Initiative na CUNY ASRC‑u.
Zašto je važno ovo otkriće? Preciznija kontrola elektromagnetnih talasa — uključujući i sposobnost da se kreiraju vremenski refleksije — može unaprediti bežične komunikacije, omogućiti nove metode obrade signala i doprineti razvoju niskopotrošnih računara zasnovanih na talasnim principima. Takođe, eksperimenti poput ovog otvaraju vrata novim osnovnim saznanjima u fizici talasa i kvantne optike.
Zaključak: Eksperiment CUNY ASRC‑a predstavlja prvi praktičan dokaz da se elektromagnetni talasi mogu delimično reflektovati u vremenu pomoću inženjerski kontrolisanih metamaterijala. Rezultati su objavljeni u Nature Physics i predstavljaju važan korak kako za fundamentalnu fiziku, tako i za moguće primene u tehnologiji.
Pomozite nam da budemo bolji.
