Если вам приходилось зайти в зеркальный лабиринт, то в какой-то момент времени вам доводилось столкнуться с самим собой. Кончик вашего носа «встретился» со своим отражением, а пальцы уперлись в своих фантомных близнецов, находящихся с той стороны зеркала. В большинстве случаев люди воспринимают случаи простых отражений, такие, как зеркало или мяч, отскакивающий от стенки, на интуитивном уровне, но на свете бывают и другие, более сложные и экзотические отражения, происходящие не только в трех пространственных измерениях, но и во времени также.
Управляющий сигнал (зеленый) активирует набор переключателей на металлической полосе. Электромагнитный импеданс метаматериала резко меняется, в результате чего прямо распространяющийся сигнал (обозначен синим цветом) частично отражается во времени (обозначен красным) с преобразованием всех его частот.
© Andrea Alu
И недавно ученым-физикам из Центра передовых научных исследований (Advanced Science Research Center) Городского университета Нью-Йорка (City University of New York) удалось впервые в истории науки наблюдать «временные отражения» на практике при помощи некоторых хитрых манипуляций со спектром светового электромагнитного излучения.
В 1970-х годах ученым стало известно, что свет содержит некую «временную компоненту», заключенную в его квантовой волновой составляющей. И если резко изменить среду, в которой свет распространяется согласно канонам классической физики, это повлечет изменение временной компоненты света, что в некоторых случаях приведет к возникновению эффекта временного отражения.
Не стоит волноваться, такой эффект отражения времени не станет причиной возникновения разрывов в пространственно-временном континууме, временных парадоксов или других катаклизмов. Это всего лишь определенным образом затронет частоту волны света, что можно будет использовать в таких технологиях, как съемка, аналоговые оптические вычисления и оптическая фильтрация.
Весьма странен тот факт, что временное отражение одновременно является и изменением частоты, и инверсией сигнала. К примеру, если бы вы проговорили своим голосом числа от одного до десяти, то за счет эффекта временного отражения вы бы услышали голос человека, вдохнувшего гелия, отсчитывающий в порядке от десяти к одному.
Для создания эффекта временного отражения ученые использовали металлическую полосу, длиной 6 метров, поверхность которой представляла собой метаповерхность с определенными оптическими свойствами. К этой полосе было подключено через быстродействующие электронные ключи множество заряженных электрических конденсаторов. Когда ключи синхронно замкнулись, конденсаторы выдали в полосу накопленный в них электрический заряд, резко изменив некоторые оптические свойства метаматериала, через который в этот момент пропускался поток света.
Такое резкое изменение свойств оптической среды привело к появлению эффекта «эха» в целом ряде световых волн, включая и отражение их временных свойств.
Отметим, что метаматериалы являются искусственно созданными материалами, не имеющими естественного эквивалента в окружающем нас мире. Как правило, такие материалы создаются ради их уникальных свойств, используемых в электронике, оптике, акустике и в других областях. А создание метаматериала, способного к отражению времени, предоставляет ученым и инженерам совершенно новые инструменты для управления светом.
«Наши эксперименты показали, что теперь мы можем управлять и временными компонентами волн света» — пишут исследователи, — «И это является еще одной «степенью свободы», которая позволит в будущем создать целый ряд технологий, которые сейчас можно соотнести лишь с областью научной фантастики».
Статья опубликована в журнале Nature Physics
Источник: dailytechinfo.org
