Плащ-невидимка может быть создан без метаматериалов

Физики Дарран Милн и Наталия Королькова из Сент-Эндрюсского университета (Шотландия) предложили метод, позволяющий делать невидимыми предметы, активируя электромагнитно индуцированную прозрачность (ЭИП) в обычных материалах при помощи двух точно настроенных лазеров. И никакого укутывания метаматериалами с отрицательным преломлением!

Работа так называемых плащей-невидимок из метаматериалов основана на том, что они преломляют проходящий сквозь них свет таким образом, что внешний наблюдатель не может заметить скрываемый предмет. Для их создания требуются материалы с отрицательным показателем преломления света, которые и позволяют свету огибать твёрдое тело так, как будто на его месте ничего нет.

Таких материалов в природе, увы, не существует, поэтому их «мастерят» из слоёв обычных веществ, добиваясь в конечном счёте отрицательного преломления света на выходе.

После лазерного воздействия излучение в оптическом диапазоне сможет без поглощения атомами проходить через материал. (Здесь и далее иллюстрации Darran F. Milne, Natalia Korolkova.)

Авторы работы показывают, что есть и альтернативный подход к проблеме. Вот их рассуждения. Электроны в атомах находятся на дискретных энергетических уровнях; при переходе электронов с уровня на уровень атомом поглощаются или излучаются фотоны. Воздействуя на обычное вещество двумя лазерами, излучающими на близких длинах волны, можно добиться того, что электроны в атомах будут возбуждены до состояний, когда они уже не смогут ни поглощать, ни испускать фотоны, по крайне мере для волн, по длине близких к излучению вышеупомянутой пары лазеров.

И всё. Для входящего света такая среда будет прозрачной.

Чтобы контролировать подобную маскировку, придётся управлять уровнем преломления при помощи прикладываемого магнитного поля. Преодолеть ограничения на эффективность электромагнитно индуцированной прозрачности исследователи предлагают с помощью «допирования» ЭИП-материалов атомами, в которых электроны могут находиться на пяти различных энергетических уровнях.

А управлять процессом можно посредством приложения внешнего магнитного поля. Если плотность поля распределить правильным образом, то такой материал превращается в «плащ-невидимку». Невидимость можно будет буквально включать и выключать — включая и выключая магнитное поле.

Итак, метод требует лишь покрытия маскируемых объектов материалом из допированных нужными атомами кристаллов и пары лазеров, что значительно проще создания существенно более сложных метаматериалов. Впрочем, такая невидимость будет иметь серьёзное ограничение, поскольку позволит скрыть лишь предметы, находящиеся на какой-либо поверхности, а не со всех направлений.

Подготовлено по материалам arXiv.