Fizicienii teoreticieni americani au propus un mecanism pentru detectarea unei mantale ideale de invizibilitate - o cochilie pe care un observator extern nu o poate "vedea" cu o gamă arbitrară de radiații electromagnetice. Pentru a face acest lucru, este necesar să trageți la presupusa locație a mantalei de invizibilitate cu un fascicul de particule încărcate foarte rapid. După cum au arătat oamenii de știință, particulele care intră în materialul carcasei și trecerea prin ele vor genera radiații electromagnetice, de-a lungul cărora va fi posibil să se detecteze prezența unei mantale de invizibilitate.
Manta de invizibilitate ideală, capabilă să ascundă obiecte din orice unghi și în toate domeniile de radiații electromagnetice (inclusiv lumină vizibilă), nu a fost încă creată. Dar aceasta nu înseamnă că nu poate exista - nu contravine nici unei legi a fizicii.
Fotonii radiației electromagnetice (lumină) se propagă direct, dacă indicele de refracție al mediului pe întreaga lor cale nu se schimbă. Dar în cazul inconstanței (anizotropiei) indicelui de refracție, fotonii se pot deplasa pe traiectorii destul de bizare - de exemplu, toate mirajele cunoscute sunt cauzate de mișcarea curbilinie a razelor de lumină. În acest sens, nu există nimic fundamental imposibil în crearea unei cochilii care să direcționeze lumina în jurul obiectului (Figura 1), și apoi să restabilească din nou direcția anterioară a propagării sale.
În practică, totul este mult mai complicat. În primul rând, pentru a proiecta o mantie, trebuie să se obțină o substanță cu un indice dat (în funcție de forma de mantie de invizibilitate) anizotrope de refracție, care, în sine este foarte dificil. În al doilea rând, chiar dacă un astfel de material poate fi creat, este de asemenea necesar să fie complet transparent (practic nu absoarbe radiațiile electromagnetice). În condiții naturale nu se găsesc medii cu caracteristici similare, deci trebuie să fie fabricate artificial.
Cu toate acestea, trebuie să avem o mantie perfectă de invizibilitate. Pot să-l găsesc? Cu ajutorul luminii (sau al altor valuri electromagnetice) este imposibil: razele cu care încercăm să-l iluminăm, ea va trece prin ea însăși, precum și pe celelalte.
Să încercăm să înțelegem de ce, atunci când trecem prin mantaua invizibilă a unui flux de particule încărcate uniform și rectiliniu, apare radiația.
Amintiți-vă că lucrarea mantie de invizibilitate se bazează pe o îndoire elegantă în jurul obiectelor ascunse de fotoni. Această mișcare externă a fotonilor poate fi descrisă de un observator extern drept mișcare într-un spațiu curbat (în termeni științifici, într-un spațiu cu o valoare curbă), vezi Fig. 2a. La fel ca și o gaură neagră a gravitației sale indoaie spațiu-timp materialul de invizibilitate mantie indoaie spațiu electromagnetic în care legile, descrise de ecuațiile lui Maxwell, fotonii muta.
Dacă vă uitați la mișcarea fotonilor într-o mantie invizibilă "cu ochii lor", ei nu vor simți nici o curbura a traiectoriei lor. Pentru ei spațiul electromagnetic a rămas neperturbat, plat. Fotoanele vor "părea" că, ca și înainte (înainte de a lovi mantia de invizibilitate), călătoresc în linie dreaptă.
În ceea ce privește fluxul particulelor încărcate, ele vor trece prin mantaua de invizibilitate (cu spațiul său electromagnetic curbat) de-a lungul unei linii drepte. Dar acest lucru este din punctul de vedere al observatorului extern și al particulelor în sine imaginea mișcării lor în spațiul electromagnetic va părea a fi cu totul diferită (figura 2b). Datorită prezenței încărcării electrice, particulele vor "simți" spațiul electromagnetic curbat din mantaua de invizibilitate; ei vor simți că acest spațiu este plat și mișcarea lor în mantia de invizibilitate a devenit curbila.
Mai mult decât atât, mișcarea particulelor în raport cu spațiul electromagnetic este chiar și neuniformă, la punctele de intrare în manta și de ieșire (punctele A și C din Figura 2b.) Viteza fasciculului are valoarea maximă sau depășește viteza luminii într-un material trenci. Aici, un fascicul de particule generează radiația Cherenkov (vezi articolul "Radiația particulelor superluminale (efectul Cherenkov), PDF, 150 KB, în jurnalul educațional Soros").
Razele Cerenkov au loc acolo unde particulele (indiferent dacă sunt încărcate sau nu) se mișcă cu o viteză care depășește viteza luminii într-un mediu dat; în același timp este creat nu prin mișcarea particulelor, ci prin atomii de materie, pe care ei le pătrund.
În interiorul mantalei de invizibilitate, particulele își micșorează inițial viteza la o valoare mai mică decât viteza luminii din substanță (curba AB) și apoi o cresc treptat (curba BC). Datorită faptului că mișcarea particulelor încărcate de-a lungul căii ABC este inegală și curbilină, ele vor genera bremsstrahlung magnetic.
Circumstanța în care particulele se deplasează de-a lungul curbei numai în raport cu spațiul electromagnetic curbat nu va împiedica observatorul interesat să detecteze radiațiile electromagnetice generate de acestea și astfel să detecteze o mantie invizibilă invizibilă.
După ce au descris modelul teoretic al apariției radiațiilor electromagnetice în timpul trecerii unui fascicul de particule încărcate printr-o mantie de invizibilitate, teoreticienii americani și-au testat apoi rezultatele pe un exemplu concret. Ei consideră manta ideal ca un înveliș sferic, cu un interior și o rază exterioară de 1 și 2 microni, respectiv, și „regizat“ pe un fascicul de electroni subțire, format din 1000 de particule și se deplasează cu o viteză de 90 # 37; a vitezei luminii într-un vid.
Fig. 3. Distribuția în spațiul fizic real a componentei electrice a radiației electromagnetice care apare atunci când un fascicul de 1000 de electroni trece printr-o mantie de invizibilitate ideală (viteza particulelor este de 90 ... 37 de viteza luminii în vid). Invizibilă mantaua - o cochilie sferică cu raze interne și externe de 1 și, respectiv, 2 microni. Pentru comoditatea calculelor, timpul de trecere a fasciculului din mijlocul mantalei invizibilității a fost considerat ca fiind originea numărului de timp; Momentele de la t = -7 fs (femtosecunde, 1 fs = 10 -15 s) până la t = 11 fs sunt afișate. Linia punctată arată traiectoria mișcării electronilor. Poziția curentă a fasciculului de electroni în momentul de timp corespunzător fiecăreia dintre figuri este arătată printr-o săgeată verde. Figura din articolul discutat în Phys. Rev. Leit
La momentul t = -7 femtosecunde, electronii (arătați prin săgeata verde) se află în imediata vecinătate a mantaua de invizibilitate. Încă nu există radiații. Câmpul electric este creat numai de încărcăturile electronilor.
Apoi, să descriem din nou, cu un exemplu specific, procesul electronilor care trec prin mantaua de invizibilitate din punctul lor de vedere. De îndată ce primele particule au lovit mantaua, atomii din materialul său încep să emită radiația Cerenkov, deoarece viteza electronului este mai mare decât viteza luminii din mediu. Odată ce electronii se mișcă, încep să se miște în mod curbil și mai întâi încetinesc, apoi accelerează din nou, de aceea ei înșiși generează acum un alt tip de radiație electromagnetică - magnetic bremsstrahlung. În acest moment, corespund cadrelor imagistica mișcarea electronilor în spațiul fizic real la t = -2.5 fs (electroni incluse în coajă), t = 0 (carcasa din mijloc) 3, și t = fs (atunci când se apropie de ieșirea din manta invizibilă). Abordând limita cochiliei, electronii își măresc din nou viteza la o valoare mai mare decât viteza luminii din substanță și, din nou, creează radiația Cerenkov. La t = 7 fs, un fascicul de particule încărcate părăsește mantaua de invizibilitate, lăsând în urmă două tipuri de radiații electromagnetice: radiația Cerenkov și brassstrahlung magnetic.
Pentru un observator extern în spațiul fizic, Cherenkov și magneto-bremsstrahlung produse de particule într-un spațiu electromagnetic curbat nu vor fi diferite. El va putea detecta prezența unei mantale de invizibilitate prin așa-numita radiație de tranziție (vezi articolul lui Denisov, PDF, 111 KB, în Jurnalul Educațional Soros).
Radiația de tranziție apare atunci când o particulă este încărcată de o limită între două medii cu indicatori de refracție diferiți. Și din moment ce materialul mantalei de invizibilitate datorat anizotropiei indicelui de refracție este un set infinit de medii atât de diferite, radiația de tranziție va fi generată de-a lungul întregii traiectorii a mișcării fasciculului prin mantaua. Este tocmai distribuția intensității câmpului electric al radiației de tranziție și este prezentată în Fig. 3, și pentru aceasta un observator extern poate detecta o mantie de invizibilitate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: