"अदृश्यता क्याप्स" अझै अदृश्य छन्

"अदृश्यता को लुगा" को एक श्रृंखला मा नवीनतम रोचेस्टर विश्वविद्यालय (1) मा जन्मिएको छ, जसले उपयुक्त अप्टिकल प्रणाली प्रयोग गर्दछ। यद्यपि, शंकावादीहरूले यसलाई कुनै प्रकारको भ्रमपूर्ण चाल वा विशेष प्रभाव भन्छन्, जसमा एक चतुर लेन्स प्रणालीले प्रकाशलाई रिफ्रेक्ट गर्छ र पर्यवेक्षकको दृष्टिलाई धोका दिन्छ।

यी सबैको पछाडि केही राम्रा उन्नत गणित छ—वैज्ञानिकहरूले यसलाई दुई लेन्सहरू कसरी सेटअप गर्ने भनेर पत्ता लगाउन प्रयोग गर्न आवश्यक छ ताकि प्रकाशलाई यसरी अपवर्तित गरियो कि उनीहरूले वस्तुलाई सीधै पछाडि लुकाउन सक्छन्। यो समाधान लेन्सहरूमा सीधा हेर्दा मात्र काम गर्दैन - 15 डिग्री वा अर्कोको कोण पर्याप्त छ।

1. रोचेस्टर विश्वविद्यालयबाट "अदृश्यता क्याप"।

यो कारहरूमा ऐना वा सञ्चालन कोठामा अन्धा दागहरू हटाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ, सर्जनहरूलाई उनीहरूको हातबाट हेर्न अनुमति दिन्छ। यो बारेमा खुलासा को एक लामो श्रृंखला मा अर्को छ अदृश्य प्रविधिजुन हालैका वर्षहरूमा हामीकहाँ आएका छन्।

2012 मा, हामीले पहिले नै अमेरिकी ड्यूक विश्वविद्यालयबाट "अदृश्यताको टोपी" को बारेमा सुनेका छौं। केवल सबैभन्दा जिज्ञासुले पढ्यो कि यो माइक्रोवेव स्पेक्ट्रमको सानो टुक्रामा सानो सिलिन्डरको अदृश्यताको बारेमा थियो। एक वर्ष पहिले, ड्यूक अधिकारीहरूले सोनार स्टिल्थ टेक्नोलोजीमा रिपोर्ट गरे जुन केही सर्कलहरूमा आशाजनक लाग्न सक्छ।

दुर्भाग्यवश, यो थियो अदृश्यता केवल एक निश्चित बिन्दुबाट र एक संकीर्ण दायरामा, जसले सानो प्रयोगको प्रविधि बनायो। 2013 मा, ड्यूकका अथक इन्जिनियरहरूले 3D प्रिन्टेड उपकरण प्रस्ताव गरे जसले संरचनामा माइक्रो-प्वालहरू (2) भित्र राखिएको वस्तुलाई छोप्यो। यद्यपि, फेरि, यो छालहरूको सीमित दायरामा र केवल एक निश्चित दृष्टिकोणबाट भयो।

इन्टरनेटमा प्रकाशित तस्बिरहरूमा, क्यानाडाली कम्पनी हाइपरस्टेल्थको केप आशाजनक देखिन्थ्यो, जुन 2012 मा चाखलाग्दो नाम क्वान्टम स्टेल्थ (3) अन्तर्गत विज्ञापन गरिएको थियो। दुर्भाग्यवश, काम गर्ने प्रोटोटाइपहरू कहिल्यै प्रदर्शन गरिएको छैन, न त यो कसरी काम गर्दछ भनेर व्याख्या गरिएको छ। कम्पनीले सुरक्षा समस्याहरूलाई कारणको रूपमा उद्धृत गर्दछ र गुप्त रूपमा रिपोर्ट गर्दछ कि यसले सेनाको लागि उत्पादनको गोप्य संस्करणहरू तयार गरिरहेको छ।

अगाडि मोनिटर, पछाडि क्यामेरा

पहिलो आधुनिकअदृश्यता टोपी» दस वर्षअघि जापानी इन्जिनियर प्रा. टोकियो विश्वविद्यालयबाट सुसुमु टाची। उसले कोट लगाएको मानिसको पछाडि राखिएको क्यामेरा प्रयोग गर्‍यो जुन मनिटर पनि थियो। पछाडिको क्यामेराको छवि यसमा प्रक्षेपण गरिएको थियो। लुगा लगाएको मानिस "अदृश्य" थियो। यस्तै चाल BAE प्रणाली (4) द्वारा अघिल्लो दशकमा पेश गरिएको Adaptiv वाहन छलावरण उपकरण द्वारा प्रयोग गरिन्छ।

यसले ट्याङ्कीको आर्मरमा "पछाडिबाट" इन्फ्रारेड छवि देखाउँछ। यस्तो मेसिन केवल हेर्ने उपकरणहरूमा देखिँदैन। वस्तुहरू मास्क गर्ने विचार 2006 मा आकार लियो। इम्पेरियल कलेज लन्डनका जोन पेन्ड्री, डेभिड शुरिग र ड्यूक युनिभर्सिटीका डेभिड स्मिथले विज्ञान जर्नलमा "रूपान्तरण अप्टिक्स" को सिद्धान्त प्रकाशित गरे र माइक्रोवेभ (दृश्य प्रकाश भन्दा लामो तरंग दैर्ध्य) मा यसले कसरी काम गर्दछ भनेर प्रस्तुत गरे।

2. तीन आयामहरूमा छापिएको "अदृश्यता टोपी"।

उपयुक्त मेटामेटेरियलको मद्दतले, एक विद्युत चुम्बकीय तरंगलाई वरपरको वस्तुलाई बाइपास गर्न र आफ्नो वर्तमान मार्गमा फर्किने तरिकामा झुकाउन सकिन्छ। माध्यमको सामान्य अप्टिकल प्रतिक्रियालाई चित्रण गर्ने प्यारामिटर अपवर्तक अनुक्रमणिका हो, जसले भ्याकुम भन्दा कति पटक ढिलो यो माध्यममा प्रकाश चल्छ भनेर निर्धारण गर्दछ। हामी यसलाई सापेक्ष विद्युत र चुम्बकीय पारगम्यताको उत्पादनको मूलको रूपमा गणना गर्छौं।

सापेक्ष विद्युत पारगम्यता; दिइएको पदार्थमा विद्युतीय अन्तरक्रिया बल भ्याकुममा रहेको अन्तरक्रिया बल भन्दा कति पटक कम छ भनेर निर्धारण गर्छ। तसर्थ, यो एक मापन हो कि कुनै पदार्थ भित्रको विद्युतीय चार्जले बाह्य विद्युतीय क्षेत्रलाई कति कडा प्रतिक्रिया दिन्छ। धेरैजसो पदार्थहरूमा सकारात्मक अनुमति हुन्छ, जसको अर्थ हो कि पदार्थले परिवर्तन गरेको फिल्डको अझै पनि बाह्य फिल्डको समान अर्थ छ।

सापेक्ष चुम्बकीय पारगम्यता m ले एउटै बाह्य चुम्बकीय क्षेत्र स्रोतको साथ शून्यमा अवस्थित चुम्बकीय क्षेत्रको तुलनामा दिइएको सामग्रीले भरिएको ठाउँमा चुम्बकीय क्षेत्र कसरी परिवर्तन हुन्छ भनेर निर्धारण गर्छ। सबै प्राकृतिक रूपमा हुने पदार्थहरूको लागि, सापेक्ष चुम्बकीय पारगम्यता सकारात्मक छ। गिलास वा पानी जस्ता पारदर्शी मिडियाको लागि, सबै तीन मात्रा सकारात्मक छन्।

त्यसपछि प्रकाश, भ्याकुम वा हावा (वायु मापदण्डहरू भ्याकुमबाट थोरै मात्र फरक छन्) बाट माध्यममा जान्छ, अपवर्तनको नियम अनुसार अपवर्तित हुन्छ र अपवर्तन कोणको साइनको अपसरण कोणको साइनको अनुपात हुन्छ। यस माध्यमको लागि अपवर्तक सूचकांक बराबर। मान शून्य भन्दा कम छ; र m भन्नाले माध्यम भित्रका इलेक्ट्रोनहरू विद्युतीय वा चुम्बकीय क्षेत्रद्वारा निर्मित बलको विपरीत दिशामा सर्छन्।

यो वास्तवमा धातुहरूमा के हुन्छ, जसमा नि: शुल्क इलेक्ट्रोन ग्याँसले आफ्नै दोलनहरू पार गर्दछ। यदि विद्युत चुम्बकीय तरंगको फ्रिक्वेन्सी इलेक्ट्रोनहरूको यी प्राकृतिक दोलनहरूको आवृत्ति भन्दा बढि हुँदैन भने, यी दोलनहरूले तरंगको विद्युतीय क्षेत्रलाई यति प्रभावकारी रूपमा स्क्रिन गर्दछ कि तिनीहरूले यसलाई धातुको गहिराइमा प्रवेश गर्न दिँदैनन् र विपरीत दिशामा निर्देशित क्षेत्र पनि सिर्जना गर्दछ। बाह्य क्षेत्रमा।

नतिजाको रूपमा, यस्तो सामग्री को अनुमति नकारात्मक छ। धातुमा गहिरो प्रवेश गर्न असमर्थ, विद्युत चुम्बकीय विकिरण धातुको सतहबाट प्रतिबिम्बित हुन्छ, र धातु आफैले एक विशेषता चमक प्राप्त गर्दछ। यदि दुवै प्रकारको अनुमति ऋणात्मक थियो भने के हुन्छ? यो प्रश्न 1967 मा रूसी भौतिकशास्त्री Viktor Veselago द्वारा सोधिएको थियो। यस्तो माध्यमको अपवर्तक सूचकांक ऋणात्मक हुन्छ र प्रकाश अपवर्तनको सामान्य नियमबाट पछ्याइएको भन्दा पूर्ण रूपमा फरक तरिकामा अपवर्तित हुन्छ।

5. मेटामेटरियलको सतहमा नकारात्मक अपवर्तन - दृश्य

त्यसपछि विद्युत चुम्बकीय तरंगको ऊर्जा अगाडि सारिन्छ, तर विद्युत चुम्बकीय तरंगको अधिकतम विपरित दिशामा आवेग र हस्तान्तरण गरिएको ऊर्जाको आकारमा सर्छ। त्यस्ता सामग्रीहरू प्रकृतिमा अवस्थित छैनन् (नकारात्मक चुम्बकीय पारगम्यतासँग कुनै पदार्थहरू छैनन्)। केवल माथि उल्लेखित 2006 प्रकाशनमा र त्यसपछिका वर्षहरूमा सिर्जना गरिएका अन्य धेरै प्रकाशनहरूमा, यो वर्णन गर्न सम्भव थियो र, त्यसैले, नकारात्मक अपवर्तक सूचकांक (5) संग कृत्रिम संरचनाहरू निर्माण गर्न।

तिनीहरूलाई metamaterials भनिन्छ। ग्रीक उपसर्ग "मेटा" को अर्थ "पछि", अर्थात् यी प्राकृतिक सामग्रीबाट बनेका संरचनाहरू हुन्। मेटामेटरियलहरूले सामग्रीको चुम्बकीय वा विद्युतीय गुणहरूको नक्कल गर्ने साना विद्युतीय सर्किटहरू निर्माण गरेर उनीहरूलाई आवश्यक पर्ने गुणहरू प्राप्त गर्छन्। धेरै धातुहरूमा नकारात्मक विद्युतीय पारगम्यता हुन्छ, त्यसैले नकारात्मक चुम्बकीय प्रतिक्रिया दिने तत्वहरूको लागि ठाउँ छोड्न पर्याप्त हुन्छ।

एकसमान धातुको सट्टा, क्यूबिक ग्रिडको रूपमा व्यवस्थित गरिएका धेरै पातलो धातुका तारहरू इन्सुलेट सामग्रीको प्लेटमा जोडिएका छन्। तारहरूको व्यास र तिनीहरू बीचको दूरी परिवर्तन गरेर, संरचनामा नकारात्मक विद्युतीय पारगम्यता हुने आवृत्ति मानहरू समायोजन गर्न सम्भव छ। सरल अवस्थामा नकारात्मक चुम्बकीय पारगम्यता प्राप्त गर्न, डिजाइनमा राम्रो कन्डक्टर (उदाहरणका लागि, सुन, चाँदी वा तामा) बाट बनेको दुई टुक्रा टुक्राहरू हुन्छन् र अर्को सामग्रीको तहद्वारा छुट्याइन्छ।

यस्तो प्रणालीलाई स्प्लिट रिंग रेजोनेटर भनिन्छ - अंग्रेजीबाट SRR को रूपमा संक्षिप्त। स्प्लिट-रिंग रेजोनेटर (6)। घण्टीहरू र तिनीहरू बीचको दूरीको कारणले गर्दा, यसमा क्यापेसिटर जस्तै एक निश्चित क्यापेसिटन्स हुन्छ, र रिंगहरू प्रवाहकीय सामग्रीबाट बनेको हुनाले, यसमा एक निश्चित इन्डक्टन्स पनि हुन्छ, अर्थात्। धाराहरू उत्पन्न गर्ने क्षमता।

विद्युत चुम्बकीय तरंगबाट बाहिरी चुम्बकीय क्षेत्रको परिवर्तनले रिंगहरूमा करेन्ट प्रवाह गर्दछ, र यो प्रवाहले चुम्बकीय क्षेत्र सिर्जना गर्दछ। यो बाहिर जान्छ कि एक उपयुक्त डिजाइन संग, प्रणाली द्वारा बनाईएको चुम्बकीय क्षेत्र बाह्य क्षेत्र को विपरीत निर्देशित छ। यसले त्यस्ता तत्वहरू भएको सामग्रीको नकारात्मक चुम्बकीय पारगम्यतामा परिणाम दिन्छ। मेटामेटरियल प्रणालीको प्यारामिटरहरू सेट गरेर, तरंग आवृत्तिहरूको एकदम विस्तृत दायरामा नकारात्मक चुम्बकीय प्रतिक्रिया प्राप्त गर्न सकिन्छ।

मेटा - भवन

डिजाइनरहरूको सपना एउटा प्रणाली निर्माण गर्ने हो जसमा छालहरू आदर्श रूपमा वस्तुको वरिपरि प्रवाह हुनेछन् (7)। 2008 मा, क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कलेका वैज्ञानिकहरूले इतिहासमा पहिलो पटक, तीन-आयामी सामग्रीहरू सिर्जना गरे जसमा दृश्य र नजिक-अवरक्त प्रकाशको लागि नकारात्मक अपवर्तक अनुक्रमणिका हुन्छ, यसको प्राकृतिक दिशाको विपरीत दिशामा प्रकाश झुकाउँछ। तिनीहरूले म्याग्नेसियम फ्लोराइडसँग चाँदी संयोजन गरेर नयाँ मेटामेटरियल सिर्जना गरे।

त्यसपछि यो सानो सुई समावेश म्याट्रिक्स मा काटिएको छ। नकारात्मक अपवर्तन को घटना 1500 एनएम (इन्फ्रारेड नजिक) को तरंगदैर्ध्यमा अवलोकन गरिएको छ। 2010 को प्रारम्भमा, कार्लस्रुहे इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजीका टोल्गा एर्गिन र इम्पेरियल कलेज लन्डनका सहकर्मीहरूले सिर्जना गरे। अदृश्य हल्का पर्दा। अनुसन्धानकर्ताहरूले बजारमा उपलब्ध सामग्रीहरू प्रयोग गरे।

तिनीहरूले सुनको प्लेटमा माइक्रोस्कोपिक प्रोट्रुसन कभर गर्न सतहमा राखिएका फोटोनिक क्रिस्टलहरू प्रयोग गरे। त्यसैले मेटामेटरियल विशेष लेन्सबाट सिर्जना गरिएको थियो। प्लेटमा हम्पको विपरित लेन्सहरू यसरी अवस्थित छन् कि, प्रकाश तरंगहरूको भागलाई विचलित गरेर, तिनीहरूले बल्जमा प्रकाशको बिखर्नेलाई हटाउँछन्। एक माइक्रोस्कोप अन्तर्गत प्लेट अवलोकन गरेर, दृश्य प्रकाशको तरंग लम्बाइको साथ प्रकाश प्रयोग गरेर, वैज्ञानिकहरूले एक समतल प्लेट देखे।

पछि, ड्यूक विश्वविद्यालय र इम्पेरियल कलेज लन्डनका अनुसन्धानकर्ताहरूले माइक्रोवेभ विकिरणको नकारात्मक प्रतिबिम्ब प्राप्त गर्न सक्षम भए। यो प्रभाव प्राप्त गर्न, मेटामेटरियल संरचनाको व्यक्तिगत तत्वहरू प्रकाशको तरंगदैर्ध्य भन्दा कम हुनुपर्छ। त्यसोभए यो एक प्राविधिक चुनौती हो जसको लागि धेरै सानो मेटामेटरियल संरचनाहरूको उत्पादन आवश्यक छ जुन प्रकाशको तरंगदैर्ध्यसँग मेल खान्छ।

दृश्य प्रकाश (बैजनी देखि रातो) को तरंग लम्बाइ 380 देखि 780 न्यानोमिटर हुन्छ (एक न्यानोमिटर एक मिटर को एक अरबवां भाग हो)। स्कटिश युनिभर्सिटी अफ सेन्ट एन्ड्रयूजका नानोटेक्नोलोजिस्टहरू उद्धारमा आए। तिनीहरूले अत्यन्त घना मेस गरिएको मेटामेटरियलको एकल तह पाए। भौतिक विज्ञानको नयाँ जर्नलका पृष्ठहरूले लगभग 620 न्यानोमिटर (सुन्तला-रातो बत्ती) को तरंग लम्बाइ झुकाउन सक्षम मेटाफ्लेक्सको वर्णन गर्दछ।

2012 मा, अस्टिनको टेक्सास विश्वविद्यालयका अमेरिकी अनुसन्धानकर्ताहरूको समूहले माइक्रोवेभहरू प्रयोग गरेर पूर्णतया फरक चाल ल्याए। 18 सेन्टिमिटरको व्यास भएको सिलिन्डरलाई नकारात्मक प्रतिबाधा प्लाज्मा सामग्रीको साथ लेपित गरिएको थियो, जसले गुणहरूलाई हेरफेर गर्न अनुमति दिन्छ। यदि यसमा लुकेको वस्तुको ठीक विपरीत अप्टिकल गुणहरू छन् भने, यसले एक प्रकारको "नकारात्मक" सिर्जना गर्दछ।

यसरी, दुई तरंगहरू ओभरल्याप हुन्छन् र वस्तु अदृश्य हुन्छ। नतिजाको रूपमा, सामग्रीले तरंगको धेरै फरक फ्रिक्वेन्सी दायराहरू झुकाउन सक्छ ताकि तिनीहरू वस्तुको वरिपरि प्रवाह हुन्छन्, यसको अर्को छेउमा कन्भर्ज गर्दै, जुन बाहिरी पर्यवेक्षकलाई ध्यान नदिन सक्छ। सैद्धान्तिक अवधारणाहरू गुणा हुन्छन्।

लगभग एक दर्जन महिना अघि, उन्नत अप्टिकल सामग्रीले सेन्ट्रल फ्लोरिडा विश्वविद्यालयका वैज्ञानिकहरूद्वारा सम्भवतः ग्राउन्डब्रेकिंग अध्ययनको बारेमा एउटा लेख प्रकाशित गर्‍यो। कसलाई थाहा छ यदि तिनीहरू अवस्थित प्रतिबन्धहरू हटाउन असफल भए "अदृश्य टोपी» मेटामेटेरियलबाट निर्मित। उनीहरूले प्रकाशित गरेको जानकारीका अनुसार दृश्य प्रकाश दायरामा वस्तु हराउन सम्भव छ।

7. अदृश्य वस्तुमा प्रकाश झुकाउने सैद्धान्तिक तरिकाहरू

देबाशिस चन्द र उनको टोलीले त्रि-आयामिक संरचना भएको मेटामेटरियलको प्रयोगको वर्णन गर्दछ। यो तथाकथित धन्यवाद प्राप्त गर्न सम्भव थियो। nanotransfer मुद्रण (NTP), जसले धातु-डायलेक्ट्रिक टेपहरू उत्पादन गर्दछ। अपवर्तक सूचकांक nanoengineering विधिहरू द्वारा परिवर्तन गर्न सकिन्छ। प्रकाश प्रसार पथ विद्युत चुम्बकीय अनुनाद विधि प्रयोग गरेर सामग्री को तीन-आयामी सतह संरचना मा नियन्त्रण गर्नुपर्छ।

वैज्ञानिकहरू तिनीहरूको निष्कर्षमा धेरै सतर्क छन्, तर तिनीहरूको प्रविधिको विवरणबाट यो एकदम स्पष्ट छ कि यस्तो सामग्रीको कोटिंग्सले ठूलो मात्रामा विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू विचलित गर्न सक्षम छन्। थप रूपमा, नयाँ सामग्री प्राप्त गर्ने तरिकाले ठूला क्षेत्रहरूको उत्पादनलाई अनुमति दिन्छ, जसले कसैलाई यस्तो छलावरणमा ढाकिएका लडाकुहरूको सपना देखाउँदछ जसले उनीहरूलाई प्रदान गर्दछ। अदृश्यता पूर्ण, रडार देखि डेलाइट सम्म।

मेटामेटेरियल वा अप्टिकल प्रविधिहरू प्रयोग गरेर लुकाउने यन्त्रहरूले वस्तुहरूको वास्तविक बेपत्ता बनाउँदैन, तर पत्ता लगाउने उपकरणहरूमा तिनीहरूको अदृश्यता, र चाँडै, सायद, आँखामा। यद्यपि, त्यहाँ पहिले नै धेरै कट्टरपन्थी विचारहरू छन्। नेशनल ताइवान त्सिङ् हुआ युनिभर्सिटीका जेङ यी ली र रे-क्वाङ लीले क्वान्टम "अदृश्यताको टोपी" को सैद्धान्तिक अवधारणा प्रस्ताव गरे जसले वस्तुहरूलाई दृश्यको क्षेत्रबाट मात्र होइन, वास्तविकताबाट पनि हटाउन सक्छ।

यसले माथि छलफल गरेको जस्तै काम गर्नेछ, तर म्याक्सवेलको समीकरणको सट्टा श्रोडिंगर समीकरण प्रयोग गरिनेछ। बिन्दु भनेको वस्तुको सम्भाव्यता क्षेत्रलाई फैलाउनु हो ताकि यो शून्य बराबर होस्। सैद्धान्तिक रूपमा, यो माइक्रोस्केलमा सम्भव छ। यद्यपि, यस्तो कभर निर्माणको प्राविधिक सम्भावनाहरू पर्खन लामो समय लाग्नेछ। जस्तो कि "अदृश्यता टोपी"जसलाई भन्न सकिन्छ कि उनले वास्तवमै हाम्रो दृष्टिकोणबाट केहि लुकाई थिइन्।