ساخت دستگاهی آزمایشگاهی که نور را میبلعد!
ساخت دستگاهی آزمایشگاهی که نور را میبلعد!
مجله علمی ایلیاد - در سالهای اخیر، دانشمندان به بررسی مفهوم ضدلیزر، یعنی ساخت دستگاههایی پرداختهاند که میتوانند برخلاف لیزر که کار انتشار نور را انجام میدهد، یک طول موج نوری را بهطور کامل ببلعند. در حال حاضر، محققان به بررسی طرحهایی برای ساخت یک دستگاه ضدلیزر پرداختهاند که بسیار پیچیدهتر از آن چیزی است که ما قبلاً مشاهده کردهایم.
این دستگاه ضدلیزر چیزی بیش از یک ضدلیزر تصادفی است و قادر است امواجی را که بهطور تصادفی در همهی جهات پراکنده شدهاند، جذب کند. این توانایی میتواند کاربردهای بالقوه مختلفی داشته باشد و در همه چیز از آنتنهای تلفن همراه گرفته تا تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. این ضدلیزر ممکن است کمی افسارگسیخته بهنظر آید، اما قطعاً دارای کاربردهای زیادی خواهد بود. به گفتهی محققان، شما میتوانید چنین دستگاهی را بهعنوان یک دستگاه منفجرکنندهی نور لیزر در حالت معکوس تصور کنید که نور لیزر را به درون خود میبلعد. یکی از اعضای گروه از دانشگاه تکنولوژی وین در اتریش، میگوید: «تا کنون، ضدلیزرها تنها در ساختارهای تک بعدی به کار گرفته میشدند که نور لیزر از طرف مقابل بر روی آنها تابانیده میشد. از این رو، رویکرد ما بسیار کلیتر است؛ چرا که ما توانستیم نشان دهیم که حتی ساختارهای پیچیده دو یا سه بعدی میتوانند بهطور کامل یک موج مناسب را جذب کنند. لذا این مفهوم جدید میتواند برای طیف وسیعی از برنامههای کاربردی مورد استفاده قرار گیرد.»
در واقع همین همهکاره و انعطافپذیر بودن است که این دستگاه ضدلیزر جدید را از سایر دستگاههای مشابه جدا میکند. این گروه یک مجموعه از محاسبات و شبیهسازیهای کامپیوتری را برای اثبات این تئوری ارائه کرد که چگونه چنین ضدلیزری میتواند بهطور کامل نور را جذب کرده و سپس توانست با آزمایشهای فیزیکی این موضوع را آزمایش کند. کلید اصلی این فرآیند، یافتن جبههی موج اصلی سیگنالهای ورودی است تا بتوان آنها را بهطور کامل جذب کرد. این امر موجب جذب امواجی میشود که در مسیرهای قابل پیشبینی به دستگاه نمیرسند، بلکه بهعنوان سیگنالهای پراکندهای که از منابع مختلف منتج شدهاند، در نظر گرفته میشوند. روتر میگوید: «موجهایی که در اطراف ما وجود دارند، بسیار پراکنده و پیچیده هستند، درست مانند سیگنال تلفن همراهتان که چندین بار قبل از رسیدن به تلفن همراه شما، منعکس میشود.
روتر میگوید: «این پراکندگی چندگانه به دلیل استفاده از لیزرهای تصادفی بهوجود آمده است. چنین لیزرهای عجیب و غریبی مبتنی بر یک رسانهی مختلشده با ساختار داخلی تصادفی هستند که میتواند نور را به دام انداخته و یک میدان لیزری بسیار پیچیده منتشر کند. هنگامی که قرار شد دستگاه ضدلیزر ساخته شود، دانشمندان مجموعهای از سیلندرهای تفلونی را بهطور تصادفی تنظیم کردند و سیگنالهای مایکروویو را از طریق آنها ارسال کردند؛ این مدل کمی شبیه سنگهایی بود که باعث انحراف امواج آب در یک جوی آب میشوند.»
یک هدایتکنندهی موج با آنتنی در مرکز خود در بالای مدل قرار گرفت تا جذب امواج ورودی تسهیل شود. محققان توانستند در این آزمایش به میزان جذب تقریباً ۹۹.۸ درصدی سیگنالهای پراکندهشده دست یابند. گروه برای اولین بار انعکاسهای موج را اندازهگیری کرد تا ببیند که آیا آنها برای جذب نهایی به آنتن مرکزی بازمیگردند یا خیر؟ هر دو فرکانس سیگنال و قدرت جذب باید با دقت کالیبره شود.
این آزمایش به عنوان اولین تلاش، بسیار امیدوارکننده است و فیزیک نظری پشت این پروژه نشان میدهد که میتوان آنرا برای تعدادی از سیگنالها و برنامههای کاربردی دیگر به کار گرفت. در واقع این مدل میتواند برای هر سناریوی دیگری که در آن امواج باید کاملاً متمرکز، تعیین مسیر یا جذب شوند بهکار گرفته شود. بهعنوان مثال تصور کنید که شما میتوانید یک سیگنال تلفن را دقیقاً به مسیر دلخواهتان منتقل کنید، بهصورتی که آن بهطور کامل توسط آنتن موجود در تلفن همراهتان جذب شود.
نوشته: دیوید نیلد
ترجمه: سهیلا دوستپژوه – مجله علمی ایلیاد