Плащ-невидимка становится реальностью Избранное
Можно долго перечислять воплощенные в реальность предсказания фантастов, но каждый из нас сам знает как на протяжении жизни одного-двух поколений пришли в жизнь лазеры, космические корабли, компьютеры и другие новшества. Сегодня ученые продолжают биться над созданием других предсказаний, пришедших из фантастики и сказок.
Качество становиться невидимым раньше приписывалось богам, так древние греки в своей мифологии указывали способность олимпийцев пользоваться некоей "шапкой Аида", владыки подземного мира, чтобы исчезнуть из поля зрения.
Надо сказать, ученые разных стран мира сегодня работают над тем, чтобы сделать и эту мечту реальностью. Время от времени в СМИ появляются новости об успехах в этом направлении.
Так в 2006 году американские ученые отрапортовали что им удалось создать плащ-невидимку. Он прекрасно виден невооруженным глазом, но тем не менее, оправдывает свое название. Плащ был изготовили из композитных материалов с необычным свойством, а цель была - сделать объект незаметным для радаров. Дэвид Шуриг, разработчик плаща сообщил: "Весь секрет в материале, из которого созданы медные кольца и нити. Именно они образуют замысловатый рисунок, который невидим в микроволнах". Данное открытие стало возможно благодаря работе доктора физико-математических наук из Московского физико-технического института (МФТИ) Виктора Веселаго, который в 60-х годах прошлого века предсказал возможность создания вещества с негативным индексом преломления. Соответственно материал, из которого был сделан плащ, получил название "материал Веселаго".
В том же 2006 году британский физик Джон Пендри вслед за советским ученым В. Веселаго теоретически показал, что если использовать неведомый в природе материал с отрицательным показателем преломления, можно создать суперлинзу. Кроме того, такой материал позволяет создать оболочку, которую свет огибает, и наблюдатель не видит не только сам “плащ”, но и то, что находится внутри. При этом все предметы, расположенные за невидимым материалом, просматриваются так, как будто между ними и наблюдателем ничего нет.
Надо сказать, что западный коллега оказался куда более проворным. Гипотетический "материал Веселаго" в его руках стал весьма прибыльным “плащом Пендри”. Несмотря на то что тогда, в 2006-м, у сэра Пендри не было никаких практических наработок, Агентство передовых исследований при министерстве обороны США (DARPA) сразу выделило на научную работу в этом направлении солидный грант. С тех пор группа Пендри работает как заведенная, пообещав в ближайшем будущем сделать невидимым... танк.
А влед за теорией такой материал был действительно создан в реальности. Единственное "но" - скрывать от взора пока удавалось только предметы микроскопического размера. Идея скрыть танк пока накрылась "плащом Пендри".
И Пендри, и Веселаго прежде всего старались не скрыть вещество, а лучше его рассмотреть. Для этого понадобились суперлинзы из необычных, не существующих в природе материалов (их еще называют метаматериалами). В отличие от традиционных они могут иметь как раз тот самый отрицательный показатель преломления. Взгляд исследователя при помощи такой линзы уже способен заглянуть туда, куда раньше не удавалось, — увидеть крупинки материи, величина которых измеряется нанометрами — тысячными долями микрона. Именно о такой возможности говорил Веселаго. Создание метаматериалов — вот настоящий вызов ученым!
Как заметно невооруженным глазом, ученые все еще очень далеки от цели. И тем не менее конкуренция на фонды, выделяемые на науку, делает свое дело. В работу включились ученые, пообещавшие сконструировать прибор, способный "обнаруживать" пока еще не созданный плащ-невидимку.
Американские физики-теоретики в январе 2010 года предложили механизм детектировать плащ-невидимку. Оказывается для этого необходимо в предполагаемое место нахождения плаща-невидимки выстрелить пучком очень быстро двигающихся заряженных частиц. Как показали ученые, попадание частиц в материал оболочки и их прохождение через нее будет генерировать электромагнитное излучение, по которому и можно будет обнаружить присутствие невидимки.
В феврале 2011 года ученые-физики из Бирмингемского университета (Великобритания) и их коллеги из датского Технического университета 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 предметы крайне малого размера, 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.
В ноябре 2012 года ученые из Университета Дьюка создали экспериментальный прототип плаща-невидимки, идеально скрывающий помещенный в него объект от микроволнового излучения. Работа опубликована в журнале Nature Materials. Устройство выполнено в форме ромба, внутри которого находится полость для скрываемого тела. Прототип пока работает только в двумерном режиме, поскольку собран на плоской подложке. Кроме того, невидимым тело становится только в одной ориентации (на иллюстрации - горизонтальной). "Это как карты из 'Алисы в стране чудес', они невидимы сбоку, но прекрасно различимы в других ориентациях" - пояснил один из авторов исследования, профессор Давид Смит.
Последнее известие "с полей" изучения невидимости пришло несколько дней назад. Ученые в Техасе разработали метод, позволяющий делать объекты "невидимыми" в ограниченном диапазоне световых волн. Исследователи из Техасского университета в Остине разработали тонкий материал, который они назвали «плащ-мантия," о чем рассказали в докладе, опубликованном в New Journal of Physics во вторник.
"Если объект завернуть в плащ-мантию, он исчезает ", - сообщили они, но рассказали, что эффект распространяется только на ограниченный диапазон световых волн. В своем эксперименте ученые накрыли цилиндр этой "мантией", размером около фута длины и дюйм в ширину. Микроволновые датчики уже не могли ясно видеть его, хотя цилиндр по-прежнему был виден человеческому глазу. Исследователи добавили, что тот же принцип может быть передан световым волнам, воспринимаемым человеком.
"Мантия" изготовлена путем объединения медной ленты с поликарбонатом, который широко используется в производстве DVD и компакт-дисков. В результате плащ имеет слабозаметный клетчатый рисунок, который нейтрализует волны, заставляя их отскакивать от него.
Как бы то ни было, мы можем увидеть, что год от года ученые разных стран пытаются с тем или иным успехом воплотить в жизнь идеи Виктора Веселаго, при этом довольно успешно осваивая финансовые гранты. И будет ли это "плащ-мантия", "материал Веселаго" или "плащ Пендри" - не суть важно. Просто хотелось бы чтобы у них наконец получилось что-то более реальное, чем скрывать безделушки от микроволновки.