Hogyan érzékeli köpönyeget
Amerikai elméleti fizikusok javasolt mechanizmus kimutatására tökéletes köpönyeget - héj, ami egy kívülálló nem „látja” a segítségével egy tetszőlegesen széles körű elektromágneses sugárzás. Ehhez a várt helyen a láthatatlanná tévő köpeny a tűz egy gerendát gyorsan mozgó töltött részecskék. Amint látható a tudósok szemcsék bejutását a héj anyag, és a rajtuk átmenő generál elektromágneses sugárzás, és amelyek révén lehetséges lesz, hogy jelenlétének kimutatására láthatatlan köpenyt.
Az ideális köpönyeget, amely képes elrejteni tárgyak bármilyen szögből és minden régióban az elektromágneses sugárzás (beleértve a látható fény), amíg létre. De ez nem jelenti azt, hogy nem létezik - bármely fizika törvényei, az nem mond ellent.
A fotonok az elektromágneses sugárzás (fény) közvetlenül alkalmazni, ha a törésmutatója a közeg minden útjokat nem változik. De abban az esetben múlandóság (anizotrópia), törésmutatója a fotonok mozoghat elég bizarr pályák - például a híres mirages okozta csak egy görbült mozgás fénysugarakat. Ebben a tekintetben nincs semmi alapvetően lehetetlen létrehozni egy shell, hogy irányítsák a fény, hogy megkerülje a tárgy (1.), Majd ismét visszatér a terjedési iránya.
A gyakorlatban minden sokkal bonyolultabb. Először is, hogy tervezzen egy köpenyt, be kell szereznie egy anyag egy adott (attól függően, hogy a forma köpönyeget) anizotrop törésmutatója, ami már önmagában is nagyon nehéz. Másodszor, még ha az anyag képes létrehozni, az is szükséges, hogy legyen teljesen átlátszó (szinte nem szívja elektromágneses sugárzás). A természetes környezetben ezeket a jellemzőket nem talált, ezért kell gyártani mesterségesen.
Tegyük fel azonban, mi a tökéletes köpönyeget. Találom meg? A rendszer segítségével a fény (vagy más elektromágneses hullámok) nem lehet: a sugarak, amelyek megpróbáljuk kiemelni azt, hogy áthaladjon magát ugyanúgy, mint bármely más.
Igyekszünk megérteni, hogy miért, amikor áthalad a köpenyét áramlás egyenletesen és egyenes vonalban mozog töltött részecske sugárzás jelentkezik.
Emlékezzünk vissza, hogy a láthatatlanná tévő köpenyt munka alapja óvatos kerekítés fotonok rejtett tárgy. Az ilyen mozgása fotonok külső megfigyelő lehet leírni, mint egy mozgás egy görbült tér (Tudományosan szólva, a térben görbült metrikus). Lásd Fig. 2a. Csakúgy, mint egy fekete lyuk annak súlyosságától hajlik téridő köpönyeget anyag hajlik az elektromágneses teret, amelyben a törvények által leírt Maxwell-egyenletek, a fotonok mozogni.
Ha a mozgás a fotonok az álcázást, hogy „a saját szemével,” ők nem görbülete röppályája nem fog érezni. Számukra az elektromágneses tér marad érintetlen, lapos. Fotonok fog „jelenik meg”, hogy azok, mint a múltban (mielőtt eléri a láthatatlanná tévő köpenyt), utazik egy egyenes vonal.
Ami az áramlás a töltött részecskék, akkor áthaladnak a köpenyt (ívelt elektromágneses tér) egy egyenes vonal. De ez - abból a szempontból egy külső megfigyelő, hanem a részecskék képet mozgásuk az elektromágneses térben kerül bemutatásra egy teljesen más (2b ábra.). Mivel az elektromos töltést a részecskék „érzi” a görbült belső tér elektromágneses köpenyt láthatatlan; úgy tűnik, hogy ez a tér sík és mozgását az álcázást került ívelt.
Ezen túlmenően, a mozgás a részecskék viszonyítva az elektromágneses tér egyenletes és egyenetlen, a belépési pontok a köpenyt, és kilépési (A és C pontok a 2b ábra.) A nyaláb sebessége van a maximális értéket, vagy meghaladja a fénysebesség egy esőkabátot anyag. Itt egy részecskesugárral generál Cserenkov-sugárzás (lásd. Cikk kisugárzása superluminal részecskék (Cserenkov hatás), a PDF, 150 KB, a Soros Oktatási Journal).
Cserenkov-sugárzás keletkezik, ahol a részecskék (függetlenül attól, hogy fel, vagy nem) mozognak meghaladó sebességgel a fény sebessége egy adott közegben; így nem keletkezik mozgó részecskék és atomok az anyag, amely menetes általuk.
Belül láthatatlan köpenyt részecskéket először csökkentse a sebességét, hogy kisebb értékű, mint a fény sebessége az anyagban (görbe AB), majd fokozatosan növelje azt (görbe BC). Tekintettel arra, hogy a mozgás a töltött részecskék egy útvonal mentén ABC egyenetlen és görbe, akkor elő szinkrotron sugárzás.
Az a tény, hogy a részecskék mozognak a görbe csak azzal ívelt elektromágneses tér, nem akadályozza meg az érdeklődő megfigyelő észleli a által keltett elektromágneses sugárzást, és így észre láthatatlan köpenyt.
Miután leírt elméleti modell megjelenése az elektromágneses sugárzás, amikor elhaladnak a nyaláb töltött részecskék révén a köpenyt, majd amerikai elméleti szakemberek tesztelték eredményeiket egy konkrét példát. Úgy tekinthető ideális köpenyét, mint egy gömb alakú héjat egy belső és egy külső sugara 1 és 2 mikron, illetve, és „irányított” rajta egy vékony elektronsugár, amely 1000-részecskék és a mozgó sebességgel 90 # 37; a fény sebessége vákuumban.
Ábra. 3. eloszlása a valós fizikai tér az elektromos alkatrészek az elektromágneses sugárzás eredő, amikor a sugár az elektronok révén 1000 ideális köpenyt (részecskesebesség 90 # 37, a fény sebessége vákuumban). Láthatatlan köpeny - gömb alakú héj belső és külső sugarak 1 és 2 mikron volt. A könnyebb számítások időreferencia készült áthaladása során a sugár közepén köpönyeget; Ez azt mutatja, kiemeli a t = -7 fs (femtoseconds, 1 fs = 10 -15 s) t = 11 fs. A szaggatott vonal mutatja a pályáját elektron mozgás. A jelenlegi helyzetben a elektronsugár egy időben mindegyikének megfelelő a rajzok mutatja egy zöld nyíl. Kép a cikk alatti vita Phys. Rev. Lett
A t = -7 femtoseconds elektronok (látható zöld nyíl) közel vannak egymáshoz, hogy a láthatatlan köpenyt. Nem sugárzás nem. Az elektromos mező csak az elektron töltése.
Következő újra leírni most egy konkrét példát, a folyosón az elektronok egy folyamat köpenyt a saját szemszögéből. Miután az első részecskék kerülnek egy esőkabátot, az atomok kezdenek bocsátanak ki, annak anyaga Cserenkov sugárzás, mivel a sebesség a elektronok nagyobb, mint a fény sebessége a közegben. Ahogy mozgatja az elektronok elkezdenek mozogni és görbe első lelassul, majd gyorsítsa fel újra, mert amit most létrehoz egy másfajta elektromágneses sugárzás - szinkrotron sugárzás. Ezen a ponton, megfelelnek az keretek képalkotó az elektron mozgást a valós fizikai tér a t = -2.5 FS (elektronok szerepel a Shell), t = 0 (a középső burkolat) 3, és a t = fs (amikor közeledik a kilépési láthatatlan köpenyt). Közeledik a szélén héjelektronokkal ismét növeli a sebességét, nagyobb értéket, mint a fénysebesség a közegben, és újra létre a Cserenkov-sugárzás. A t = 7 FS töltött részecske sugár kilép a köpenyt, így kétféle elektromágneses sugárzás: Cserenkov szinkrotron.
A külső szemlélő, a fizikai tér Cserenkov és szinkrotron sugárzás által generált részecskéket egy görbült elektromágneses teret nem változik. Ő lesz képes érzékelni a jelenlétét köpönyeget az úgynevezett átmeneti sugárzás (lásd. Cikk SP Denisov átmenet sugárzás, PDF, 111 KB, a Soros Oktatási Journal).
Átmenet sugárzás lép fel a kereszteződés egy töltött részecske határ két közeg eltérő törésmutatóval. Egy anyag kabátot láthatatlan miatt anizotrópia a törésmutató igen végtelen sok olyan különféle környezetben, az átmenet sugárzás jön létre a pálya mentén a mozgás a nyaláb a bevonaton keresztül. Ez a forgalmazása elektromos térerősség az átmeneti sugárzás és ábrán mutatjuk be. 3, és ez a külső szemlélő képes észlelni köpenyt.