يخلق العلماء موجات ضوئية يمكنها اختراق المواد المعتمة

باحثون في معهد فيينا التكنولوجيتمكنت الجامعة وجامعة أوتريخت من اختراق مادة معتمة بمساعدة موجات ضوئية خاصة ، وكأن هذه المادة غير موجودة على الإطلاق! يبدو وكأنه خيال علمي ، لكنه حقيقة. بمساعدة موجات ضوئية خاصة ، يمكن للأجسام غير الشفافة أن تصبح شفافة - على الأقل بالنسبة لموجات الضوء هذه. لا يمكن للضوء عادة اختراق مواد معينة أو إلى حد محدود فقط لأنه مبعثر ومتغير ومنحرف. لكن فريقًا دوليًا من الباحثين كان قادرًا على إظهار أن هناك فئة من موجات الضوء الخاصة جدًا ، والتي لا يبدو أن الأجسام غير الشفافة موجودة في الطبيعة. وهذا يعني أنه بالنسبة "لأي وسيط مضطرب معين" - سواء كان مكعب سكر أو كوبًا من الحليب - يمكن إنشاء أشعة ضوئية فردية مخففة (ولكن لم يتم تغييرها).

تخترق موجات الضوء الخاصة المواد المعتمة.

فئة خاصة من موجات الضوء

يعتقد العلماء أن موجات الضوء هي بالضبط مثل هذامثل التموجات على سطح الماء - يمكن أن تتخذ مجموعة لا حصر لها من الأشكال المختلفة. كما أوضح مؤلفو دراسة حديثة نُشرت في مجلة Nature Photonics ، يتغير كل نمط من أنماط الموجات الضوئية وينحرف بطريقة محددة للغاية عندما ترسلها عبر بيئة مضطربة.

العمل على طرق الوصف الرياضيةمن تأثيرات تشتت الضوء هذه ، استخدم فريق دولي من العلماء طبقة من أكسيد الزنك - مسحوق أبيض معتم من الجسيمات النانوية المرتبة بشكل عشوائي - كوسيط تشتت للضوء. أرسل العلماء إشارات ضوئية محددة إلى هذه الطبقة ، مما جعل من الممكن قياس كيفية دخولهم للكاشف الموجود خلفها. لا تسمح نتائج التجربة فقط باستخلاص استنتاج حول كيفية تغيير البيئة لأي موجات أخرى ، ولكن أيضًا لحساب أنماط الموجات التي ستتغير بواسطة طبقة أكسيد الزنك بدقة ، كما لو أنها لم تشتت الموجات على الإطلاق.

يتصرف الضوء كجسيم وموجة في نفس الوقت.

بشكل عام ، أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها ذلك هناك فئة خاصة جدًا من موجات الضوءالتي تنتج نفس الشكل الموجي بالضبطالصورة على الكاشف ، بغض النظر عما إذا كانت الموجة الضوئية ترسل عبر الهواء أو يجب أن تخترق طبقة معقدة من أكسيد الزنك. والجدير بالذكر أن "أكسيد الزنك في الواقع لا يغير شكل هذه الموجات الضوئية - إنها تصبح أضعف قليلاً بشكل عام."

هل تريد أن تكون دائمًا على علم بآخر الأخبار من عالم العلوم والتكنولوجيا العالية؟ اشترك في قناتنا على أخبار جوجل حتى لا تفوت أي شيء مثير للاهتمام!

ضوء بدلا من الأشعة السينية

ومن المثير للاهتمام أيضًا أنه يمكننا أن نختار نحن أنفسنا الآنأي صورة يتم إرسالها عبر الكائن دون تدخل. للتجارب ، اختار العلماء كوكبة Ursa Major كمثال. في الواقع ، كان من الممكن تحديد الموجة غير المتغيرة للتشتت ، والتي ترسل صورة Big Dipper إلى الكاشف ، بغض النظر عما إذا كانت الموجة الضوئية مبعثرة بواسطة طبقة من أكسيد الزنك أم لا. بالنسبة للكاشف ، يبدو شعاع الضوء متماثلًا تقريبًا في كلتا الحالتين.

في المستقبل ، كما لاحظ مؤلفو العمل العلمي ،هذه الطريقة يمكن أن تحدث ثورة في بعض أبحاث المواد ، خاصة في التجارب البيولوجية والطبية اليوم ، للنظر داخل جسم الإنسان ، يستخدم الأطباء الأشعة السينية ، والتي لها طول موجي أقصر وبالتالي يمكنها اختراق الجلد.

يقول ماتياس كوهماير ، من جامعة فيينا للتكنولوجيا ، في مقابلة مع موقع Phys.org: "لكن كيفية دخول الموجة الضوئية إلى جسم ما لا تعتمد تمامًا على الطول الموجي فقط ، ولكن أيضًا على شكل الموجة".

في عام 2017 ، خلص العلماء إلى أن تقنية الليزر يمكن أن تجعل الأشياء غير مرئية.

اقرأ أيضًا: أهم 10 تجارب غيرت عالمنا

لذلك إذا كنت تريد تركيز الضوء في الداخلفي نقاط معينة ، فإن الطريقة التي اقترحها العلماء تفتح إمكانيات جديدة تمامًا. احكم بنفسك - لقد تمكنوا من إثبات أن توزيع الضوء داخل طبقة أكسيد الزنك يمكن أيضًا التحكم فيه بشكل خاص. على سبيل المثال ، يمكن استخدامه في التجارب البيولوجية لإجبار الضوء على اختراق نقاط محددة للغاية ، مما يسمح للعلماء بالبحث بعمق داخل الخلايا.

لاحظ أنه في عام 2017 ، طور العلماء تقنية إخفاء يمكنها صنعها مواد غير شفافة غير مرئية باستخدام موجات الضوء من الليزر.يتم تشعيع مادة معتمة تمامًا من الأعلى بنمط موجي محدد - مع مثل هذا التأثير الذي يمكن لموجات الضوء الموجودة على اليسار أن تمر عبر المادة دون أي عائق. وفقًا للعلماء ، يمكن تطبيق هذه الطريقة على أنواع مختلفة من الموجات ويجب أن تعمل مع الموجات الصوتية وكذلك مع الضوء.