Рендгенски мираж и тајна невидљивости

Како се испоставило, миражи се могу срести не само у оптичком него и у рендгенском опсегу. Извор: bobrayner.

Како се испоставило, миражи се могу срести не само у оптичком него и у рендгенском опсегу. Извор: bobrayner.

Мираж, појава блиска фатаморгани, постоји не само у оптичком дијапазону, него и у невидљивом рендгенском - открили су руски физичари. Једначину којом би се математички могао описати рендгенски и сваки други мираж извели су научници „Ломоносова“ заједно са својим колегама из иностранства и тиме усмерили своја истраживања ка сну старих бајкописаца: ка могућности да било који предмет начине невидљивим.

Миражи у оптичком дијапазону добро су познати као лепе и тајанствене појаве које настају у Земљиној атмосфери. Свима су познате појаве фатаморгане (сложенији облик миража) у пустињи када уморни путник у даљини види на земљи нешто налик на водену површину. Па и на врелом асфалту се понекад у даљини могу видети привидне баре које су прави пример миража.

Главни узрок појаве миража јесте изражена разнородност ваздуха због различитог степена загревања његових слојева. Простирање светлосних зрака у таквој средини далеко је од праволинијског (врло су различити углови преламања у различитим слојевима ваздуха) и услед тога посматрач уместо удаљеног објекта (или чак у исто време са њиме) види и привидни објекат који је одраз правог, али нешто померен у односу на прави.

Замислите сада да је у оптичком опсегу све спремно и да је постигнуто да одређени предмети буду невидљиви. Али ако се користе рендгенски зраци, тада они одмах постају видљиви. Наши резултати нам пружају могућност да на неки начин почнемо да размишљамо о слојевима који би објекте учинили невидљивим и за рендгенске зраке.

Сергеј Магнитски, МГУ

Како се испоставило, миражи се могу срести не само у оптичком него и у рендгенском опсегу.

По први пут је то пошло за руком међународној групи научника коју чине и сарадници Московског државног универзитета „М. В. Ломоносов“ (МГУ). Извештај о томе је објављен у јуну у британском научном издању „Nature Communications“.

Научници су по први пут успели да уоче мираж спектра у рендгенском опсегу проучавајући својства рендгенског ласера.

Широко су познати оптички ласери (на пример, ласерски показивачи или као светлосни ефекти у дискотекама). Међутим, до појачавања зрачења (а ласер није ништа друго до квантни генератор, и сама реч LASER је у ствари акроним од енглеског термина „light amplification by stimulated emission of radiation“ – појачање светлости путем стимулисаног зрачења) може доћи не само у оптичком опсегу. Идеја рендгенског ласера постоји већ дуги низ година. Први пут је постављена у 1973. на катедри за општу физику и таласне процесе Физичког факултета од стране тадашњег ректора Московског државног универзитета Рема Хохлова. А у 1981. су и Американци објавили да постоји могућност стварања рендгенског ласера са нуклеарним појачавањем и на основу тога су развили свој познати одбрамбени програм „Strategic Defense Initiative“ (SDI), односно неформално назван „Star Wars“ („Звездани ратови“).

Рендгенски ласери данас увелико раде не у служби рата него за потребе науке и традиција чији су темељи постављени пре 40 година на Физичком факултету Московског државног универзитета и даље живи и развија се.

У 1981. су Американци објавили да постоји могућност стварања рендгенског ласера са нуклеарним појачавањем и на основу тога су развили свој познати одбрамбени програм „Strategic Defense Initiative“ (SDI), односно неформално назван „Star Wars“ („Звездани ратови“).

Руски физичари су, пронашавши мираж у рендгенском опсегу, кренули у потрагу за физичким основама те појаве и на крају су успели не само да утврде услове који су неопходни за настанак миража у рендгенском ласеру већ и да по први пут развију теорију о пореклу те појаве.

„Поставили смо општу теорију миража и колико знамо у оптичком опсегу она раније није постојала – имали смо само квалитативно објашњење“, истакао је један од аутора рада – доцент на катедри за општу физику и таласне процесе Физичког факултета Московског државног универзитета Сергеј Магнитски.

Радећи са рендгенским ласером, истраживачи су приметили смену светлих и тамних прстенова. Та појава је била врло необична јер је код ласера генератор зрачења само један. „Порекло тих прстенова је било врло чудно и на први поглед потпуно необјашњиво“, каже Магнитски. Међутим, ускоро смо ипак успели да схватимо ту појаву и да објаснимо њену природу, између осталог и математичким путем.

Како би описали уочени феномен, научници су успели да развију универзални алгоритам: извели су једначину којом се математичким путем може образложити не само рендгенски него и сваки други мираж.

Научници су по први пут успели да уоче мираж спектра у рендгенском опсегу проучавајући својства рендгенског ласера.

За израчунавање распростирања рендгенских зрака у плазми научници са МГУ су развили посебан приступ који узима у обзир њене хидродинамичке параметре. Они су доказали да се у плазми ствара други, привидни извор зрачења који је по фази природно повезан са генератором – другим речима кохерентан је са њим. Узајамно зрачење из тих извора доводи до стварања интерференционе слике – односно миража који међутим има нову одлику – кохерентност.

Према речима Сергеја Магнитског, резултати тог рада би се могли даље развијати у два врло занимљива и практична смера. Пре свега као рендгенски холограми, где би слике објеката могле да имају врло високу резолуцију – око 10 нанометара. „На томе већ врло озбиљно радимо“, каже он. А поред тога и за тзв. „клоукинг“ (енг. „cloaking“) – стварање специјалног оптичког слоја којим би се објекат учинио невидљивим. „Што се оптике тиче, постигнут је известан успех“, истиче Магнитски и наставља: „Замислите сада да је у оптичком опсегу све спремно и да је постигнуто да одређени предмети буду невидљиви. Али ако се користе рендгенски зраци, тада они одмах постају видљиви.“

„Наши резултати нам пружају могућност да на неки начин почнемо да размишљамо о слојевима који би објекте учинили невидљивим и за рендгенске зраке. Али ‘клоукинг’ у рендгенском опсегу ипак остаје део веома далеке будућности“, додаје овај научник.

Текст на руском језику на порталу gazeta.ru.

Росијскаја газета. Сва права задржана.

Више занимљивих садржаја пронађите на Russia Beyond на српском

Наш сајт користи „колачиће“ („cookies“). Притисните овде да сазнајете више о томе.

Прихватити коришћење „колачића“