Teadlased ehitasid optilistest metamaterjalidest "kahandamise masina"

Uurijad, kes on õppinud juhtima seda, kuidas valgus ümber füüsiliste objektide kaardub, konstrueerisid seadme, mis jätab esemetest nende tegelike mõõtmetega võrreldes väiksema mulje. Ehkki objekt ise ei kahane, on silmapete väiksemast objektist piisavalt veenev, ajamaks segadusse pealtvaatajaid, kuna algse objekti mõõtmeid pole võimalik vaadelda.

Nanjingis tegutseva Hiina kaguülikooli inseneride töörühm avaldas kahandusseadet kirjeldava uurimuse ajakirja Applied Physics Letters viimatises numbris. „Niinimetatud kahandusseade toimib mikrolaine-sagedusribas ning ajab edukalt segadusse radareid või eksitab muid elektromagnetilisi seireseadmeid vääri otsuseid langetama,“ selgitas Cui. „Seega on meie leiutisel potentsiaalseid rakendusi sõjanduses,“ vahendab PhysOrg.com.

Uurijad kasutasid kaheksa kontsentrilise, 12 mm kõrguse ringi konstrueerimiseks metamaterjale, mis võimaldavad valgust selle teekonnal painutada ja soovitud viisil juhtida. Seejärel paigaldasid nad ringide keskpunkti suvalise eseme — ütleme, lusika. Optilist kahandusagregaati läbides hakkavad valguslainete lainefrondid painduma ning nende lainepikkused lühenema. Keskse ümmarguse väljani jõudmisel leiab aset valguse lainepikkuste dekompressioon. Välise vaatleja jaoks loob manipuleeritud valgus illusiooni väiksemast objektist, mille kuju vastab igati tegeliku objekti omale.

„Seadme loomisel on rakendatud nn transformatsioonioptikat, mis muudab tegeliku ja virtuaalse ruumi objektide välimuse ühesuguseks,“ rääkis Cui. „Meie lahenduses on tegelik objekt suurem ning virtuaalne väiksem. Suurema objekti hajumisväli (ingl scattering field) samastub kahandusseadme abil väiksema omaga.“

Uurijate selgituste kohaselt on kahandusseadme tööpõhimõte mõneti sarnane „nähtamatusekeebile“ (ingl invisibility cloak), kuna kumbki seade töötab sisemise ringikujulise piirkonna raadiuse kahandamise põhimõttel. Kahandusseadme jaoks on antud ruumi raadiuse väärtus alati plussmärgiline. Kui raadius hakkab aga lähenema nullile, muutubki kahandusseade täiuslikult toimivaks „nähtamatusekeebiks“.

„Objekte saab panna näima täpselt nii väikestena, kui vaja,“ kinnitas Cui.

Teadlased demonstreerisid kahanemist nii matemaatiliselt kui eksperimentaalselt ning nentisid, et katsete tulemused kattuvad väga hästi simulatsioonides saavutatuga. Samuti märkisid uurijad, et kuna mõnede objektide proportsioonid sõltuvad nende mõõtmetest, on kahandusseadme abil võimalik tekitada sellistes mõõtmetes virtuaalobjekte, mida looduses isegi ei esine.

Lisaks võib kahandusseadme juures rakendatud meetodeid olla võimalik laiendada konstruktsiooni valdkonda ning realiseerida teisi uudseid silmapette-seadmeid, mis võiksid muuta objekti mõnd muud parameetrit.

Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!