Мир Политики

Учёные впервые сделали невидимым объект, который можно разглядеть невооружённым глазом: речь о миллиметрах и даже сантиметрах. Прежние эксперименты ограничивались нано- и микромасштабом либо заставляли исчезать предметы лишь в части видимого диапазона.

На этот раз две независимые группы исследователей из Великобритании, Дании, Сингапура и США рапортуют о том, что при помощи природного вещества им удалось спрятать от человеческого глаза трёхмерные объекты, размеры которых на три-четыре порядка больше длины волны видимого света.

Ранее световые волны запутывали сложными конструкциями. Теперь учёным не пришлось городить огород из наноразмерных слоёв, использовать сфокусированный ионный пучок, электронно-лучевую или многофотонную литографию, то есть прибегать к процессам, которые отнимают массу времени и делают конечный продукт дорогостоящим.

В нынешних работах объект и прячущая его "шапка-невидимка" не являются единой структурой, что позволяет в любой момент отделить "волшебный" материал и прикрыть им другой сопоставимый по форме объект. Преимущества такого подхода очевидны.

Героями обеих работ стали кристаллы кальцита. Учёные склеили между собой два куска прозрачного минерала, чтобы скорректировать ход светового луча как на входе, так и на выходе. В обоих случаях под кристаллом прятали похожий на двойной клин объект.

Первой группой физиков руководил Шуан Чжан (Shuang Zhang) из университета Бирмингема. Ему ассистировал физик Джон Пендри (John Pendry) из Имперского колледжа Лондона, являющийся одним из авторов работы по той же теме образца 2006 года.

Сначала учёные сделали теоретические выкладки, убедившись, что под кальцитом можно спрятать объект высотой несколько сантиметров. Физики рассчитывали провести эксперимент на длине волны 590 нанометров. Однако процесс создания призмы внёс свои коррективы: геометрические параметры изделия отличались от предусмотренных дизайном, а потому эффект скрытия лучше всего проявился при ? = 532 нм (зелёный свет).

В эксперименте на пути лазерного луча поставили линейный поляризатор, который пропускал либо поперечные электрические (TE), либо поперечные магнитные (TM) волны. Первые были своего рода контрольной группой, которая показывала картинку, формирующуюся в отсутствие эффекта скрытия.

На слайде b (картинка выше) показано отражение луча от обычного плоского зеркала (как эталон). Как и положено, стрелка перевернулась в другую сторону.

Так как нижняя поверхность призмы из кристаллов представляет собой две плоскости, расходящиеся примерно на 10°, TE-поляризованный луч, отражаясь от обеих, расходится на два пучка. В результате на экране, удалённом от "шапки-невидимки" на 18 сантиметров, отпечатываются две половинки стрелки, разнесённые в пространстве на довольно большое расстояние. Это хорошо видно на слайде c.

В это же время TM-поляризованный луч проходит через призму как ни в чём не бывало, будто отражается от её плоского основания (слайд d). Небольшая тонкая полоска посередине – результат рассеяния света на вершине треугольного клина (неидеальное выравнивание двух кристаллов друг относительно друга).

Учёные продемонстрировали работу "шапки-невидимки" для трёх углов падения (39,5°, 64,5°, 88° — слайды e, f, g) и сделали вывод, что призма из кристаллов будет работать в широком диапазоне углов.

На слайде h показана фотография, полученная при прохождении через призму красного лазерного луча. Ниже: отражение от плоской поверхности. Снова видно, что TE-лучи расходятся гораздо сильнее TM-лучей ("трещина" в центре составляет 2 мм).

Вторая группа учёных под руководством Бэйле Чжана (Baile Zhang) из сингапурского центра SMART теоретизировала меньше и создала трапециевидную "шапку-невидимку". Всю конструкцию поместили в воду.

Передняя, смотрящая на зрителя, и задняя части "кирпича", а также его верх были окрашены чёрной краской, это покрытие поглощало рассеянный свет. Нижняя поверхность "шапки-невидимки" покрыта серебром. Стороны, смотрящие на лазер и камеру (через них проходил свет), были тщательно отполированы.

Внизу под склеенными кристаллами было сделано отверстие – в него идеально входил стальной клин, который и собирались прятать. Учёные показали, что традиционная тройка (красный, зелёный, синий свет) "не видит" этот объект.

"Я думаю, правительственным организациям будет интересна наша работа. Ведь с её помощью можно делать невидимыми объекты, расположенные на морском дне. Хотя для каких целей она сможет им пригодиться, пока говорить рано", — рассказывает один из авторов второй публикации Джордж Барбастатис из SMART.

Добавим, что нынешние работы фактически протоптали дорожку для будущих исследований в этой многообещающей области. Ведь несложную технологию легко повторить и сделать широко распространённой. Этому в частности способствует то, что кальцит – дешёвый и простой в производстве материал.