17.02.2011

Физики создали шапку-невидимку

Оптические принципы эффекта невидимости хотят использовать для защиты буровых платформ от шторма. О том, чтобы делать предметы невидимыми с помощью волшебных шапок, плащей или талисманов, мечтали еще древние греки. Современная наука доказывает, что феномен невидимости выходит далеко за пределы мифологии. Свой вклад в то, чтобы "сказку сделать былью", сделали ученые-физики из Бирмингемского университета (Великобритания) и их коллеги из датского Технического университета. В журнале Nature Communications они опубликовали результаты своих экспериментов, свидетельствующие о значительном прогрессе в этом направлении. Если раньше ученым удавалось с помощью различных ухищрений (о них чуть ниже) делать невидимыми лишь микроскопические предметы, которые и так были не видны невооруженным глазом, теперь британцам удалось скрыть от взора в тысячу раз больший объект- канцелярскую скрепку!

В роли "шапки-невидимки" выступили кристаллы минерала кальцита (известкового шпата), обладающие свойством так называемого двойного преломления света - проходящий сквозь них луч света разделяется надвое. Поэтому если через такой кристалл, например, рассматривать картинку, она будет "двоиться". Бирмингемские физики, возглавляемые Шуанем Чжаном, воспользовались этим эффектом. Они склеили вместе два треугольных кристалла кальцита и поместили их на зеркало. Попадая в такую систему, волны света распространяются в разные стороны и с разной скоростью. Таким образом, хотя сами кристаллы видны, объекты, помещенные под них, - уже нет.

"Впервые применив природные кристаллы вместо искусственных материалов, мы смогли увеличить зону невидимости и прятать более крупные объекты - в тысячи раз превосходящие длину световой волны", - объяснил доктор Чжан. Дело в том, что предыдущие успешные эксперименты ученых с невидимостью были связаны с использованием так называемых метаматериалов, создаваемых с помощью нанотехнологий. На их поверхности имеются микроскопические структуры, способные изменять направление световой волны. Однако метаматериалы позволяли делать невидимыми только те предметы, размер которых не превышал длину волны света.

Впрочем, скептики тут же раскритиковали изобретение британских физиков. Как объяснил журналу "Шпигель" ученый из Технологического института в Карлсруэ (Германия) Толга Эргин, "шапка-невидимка" из кристаллов кальцита полноценно действует лишь при определенных условиях. Так, свет, падающий на них, должен быть поляризованным, в то время как солнечный свет обычно не имеет поляризации. "Кроме того, объект является невидимым, только если смотреть на него под определенным углом. Если его развернуть на 90 градусов, он снова станет видимым", - утверждает Толга Эргин. Да и оригинальностью изобретение, как считает Эргин, не отличается. "То, что кристаллы кальцита преломляют свет особым образом, известно уже давно. Теоретически такая "шапка-невидимка" могла быть сконструирована сто лет назад", - говорит он.

Как бы то ни было, важность факта остается бесспорной: ученые в очередной раз подтвердили, что возможно добиться того, чтобы поток волн, сталкиваясь с предметом, не отражался от него, а огибал его - точно так же, как вода в ручье течет вокруг камня. А это и есть основоположный принцип эффекта невидимости. Вот только практическая польза от этого открытия представляется довольно туманной. Ведь эффект "шапки-невидимки" (если не считать, конечно, использования его для нужд военных) во многом остается научным аттракционом.

Впрочем, одна неожиданная идея относительно применения принципа "шапки-невидимки" все же появилась. Группа британских и французских ученых во главе с Наташей Мовчан из Ливерпульского университета предложила использовать этот принцип... для защиты буровых нефтедобывающих платформ от шторма. Они обратили внимание на уже упомянутые метаматериалы - точнее, на свойства света "обтекать" их. Их поверхность составляют крохотные стержни, искривляющие световые лучи. Специалисты предложили обносить буровые платформы защитным кольцом из шести рядов свай, которое должно аналогичным образом обводить вокруг них морские волны. Компьютерная модель показала, что такое кольцо действительно может уберечь платформу от шторма. Теперь предстоит выяснить, является ли строительство таких сооружений экономически целесообразным

Жанна Корейко

Источники:

1. smi.liga.net