Спроектирован невидимый «концентратор» волн

Спроектирован невидимый «концентратор» волн

 Дмитрий Сафин

Исследователи из США, Великобритании и Финляндии разработали математическую модель невидимого «концентратора» волн.

Предложенная схема во многом напоминает модели маскирующих устройств, о которых мы рассказывали ранее. Отличие заключается в том, что «концентратор» намеренно сделан неидеальным.

Поясним, чтó здесь имеется в виду. Идеальное маскирующее устройство, согласно определению, должно полностью скрывать некоторую область от наблюдения, подавляя рассеяние падающих волн, которые при этом не проникают в скрытое пространство. Новое приспособление, напротив, создаёт защищённый от наблюдения участок, сохраняющий связь с окружающей средой.

Другими словами, «концентратор» будет захватывать часть падающей волны. В своей недавней работе, опубликованной в Physical Review E, авторы показали, что неполное экранирование защищаемого участка не приводит к снижению качества маскировки, и корректный подбор параметров позволяет создать вполне функциональное неидеальное устройство.

Новая математическая модель определяется для любых волновых явлений, описываемых уравнениями Гельмгольца или Шрёдингера: поляризованных электромагнитных волн, волн сжатия, волн материи (де Бройля). В первых двух случаях «концентратор» обеспечит скрытое хранение энергии, а в последнем (квантовомеханическом) — увеличение вероятности того, что частица находится в скрытой области. Вероятность можно будет приблизить к единице ценой исчезающе малых преобразований над волной материи во внешнем пространстве.

Квазмон в «шляпе Шрёдингера» (иллюстрация G. Uhlmann, U. of Washington).

«Концентрированную» часть волновой функции в скрытой области учёные предлагают рассматривать как квазичастицу нового типа — квазмон. «Может показаться, что частица создаётся из ничего, — замечает руководитель исследования Гюнтер Ульман (Gunther Uhlmann), сотрудник Вашингтонского университета. — Как будто вы достаёте кролика из шляпы». Это сравнение показалось авторам настолько удачным, что они назвали свою модель «шляпой Шрёдингера».

На практике «шляпу Шрёдингера» можно использовать для сокрытия в маскируемой области датчиков, которые будут проводить измерения над падающими волнами. Кроме того, она, как показывают расчёты, может играть роль усилителя кулоновского взаимодействия между двумя частицами.

Конструирование действующего прототипа устройства, вероятно, затянется. «Общая схема готова, но это не значит, что мы чётко знаем, как она будет реализована на практике, — говорит другой участник работ Аллан Гринлиф (Allan Greenleaf), математик из Рочестерского университета. — Впрочем, в нашей команде есть опытный экспериментатор Ульф Ленонхардт (Ulf Leonhardt), который давно занимается маскирующими устройствами. Мы рассчитываем на него».

Полный вариант отчёта будет опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences; препринт статьи доступен на сайте arXiv.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.