Рендгенски мираж и тајна невидљивости

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.

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.

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.

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.