تولید شنل نامرئی کننده محال است

به گزارش کلیک، یک مطالعه جدید نشان داده است که ایده شنل‌های نامرئی کننده، مثل شنل هری پاتر از نظر فیزیکی غیرممکن هستند. محققان نشان دادند حتی بهترین شنل‌های نامرئی کننده می‌توانند اشیا را تنها از دید چند ناظر پنهان کنند، در حالی‌که دیگر افراد ناظر که باتوجه به گروه اول در حال حرکت هستند، می‌توانند آن را مشاهده کنند.

جاد حلیمه، فیزیکدان دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ و رابرت تامپسون از دانشگاه اوتاگو، نیوزلند، در شماره اخیر مجله Physical Review  یک مقاله در مورد محدودیت‌های شنل نامرئی کننده منتشر کردند.

همان‌طور که این محققین تشریح کردند، محدودیت‌های اعمال شده در نسبیت خاص به این معنی است که شنل نامرئی کننده تنها می‌تواند شفافیت نسبی بدهد، زیرا به‌خاطر حرکت دچار انحرافات آشکار و واضحی خواهند شد. نتیجه کمتر مثل هری پاتر و بیشتر شبیه موجودات شفاف در فیلم غارتگر ۱۹۸۷ خواهند بود.

حلیمه به Phys.org گفت: "در اصل، آن‌چه این مقاله در مورد شنل نامرئی کننده نشان می‌دهد برای تمام ناظرین امکان پذیر نیست. شنل نامرئی کننده واقعی در قلمرو تخیل باقی خواهد ماند. شنل شما، اگر واقعا عملی باشد، بیشتر شبیه غارتگر خواهد بود. بستگی دارد با چه نسبتی از جسم در حال حرکت باشید تا از دید شما پنهان شود."

به‌طور کلی، شنل نامرئی کننده مسیر نور را طوری منحرف می‌کند که اگر آن شی آن‌جا قرار نداشت، نور در همان جهت حرکت می‌کرد. در تحقیقات گذشته دانشمندان متوجه یک ایراد در این کار شدند. مسیر مستقیمی که برای حرکت نور در یک منطقه قرار دارد، کوتاه‌تر از همان مسیر در صورت انحراف آن است، به همین دلیل نور زمان بیشتری را طی می‌کند که شی را دور بزند، که این تاخیر زمانی منجر به انحرافات قابل رویت خواهد شد.

بسیاری از شنل‌های نامرئی کننده این محدودیت پنهان کردن اشیا را تنها با یک فرکانس نور داشته‌اند، مثل فرکانسی خاص در طیف ماکرویو یا یک رنگ خاص در محدوده بینایی. تمام دیگر فرکانس‌ها پشت شی را منعکس کرده و یا مسیر دیگری نسبت به نور پنهان شده در پیش می‌گیرند، که باعث می‌شود جسم به راحتی قابل مشاهده باشد. از آن‌جا که جبهه موج برای هرموج دیگری یکسان است، برای مهندسین این امکان وجود دارد یک شنل تک فرکانسی بدون تاخیر زمانی بسازند.

همان‌طور که محققین در مقاله قبلی ذکر کرده‌اند، شنل‌های تک فرکانسی دچار مشکل دیگری هستند: هنگام حرکت با سرعت بالا، به‌دلیل اثر نسبی داپلر فرکانس نور ورودی را از فرکانس عملیاتی شنل تغییر می‌دهد.

فیزیکدانان در مقاله جدیدشان اظهار شگفتی کردند چگونه ممکن است نوعی از شنل نامرئی کننده وجود داشته باشد که انتظارت شنل هری پاتر، مثل طیف کامل فرکانس پنهان کننده و ادامه نامرئی بودن در حین حرکت را برآورده کند.

آن‌ها در مورد یک نوع شنل به اسم "نوسان پنهان" تحقیق می‌کنند به این دلیل که فقط یک دامنه از نور را حفظ می‌کند (که توسط تاخیر زمانی تغییر میابد). با ایجاد یک تاخیر زمانی عمدی، این امکان برای شنل فراهم می‌شود که نور را در فرکانس‌های مختلف پنهان کند.این نوع شنل در آزمایشگاه‌های بسیاری از جمله آمریکا، آلمان، و چین در حال بررسی است.

متاسفانه در این‌مورد نشان دادند که شنل نوسانی تنها زمانی کار می‌کند که هردو شی پنهان شده و فرد ناظر کاملا در حالت ساکن باشند. اگر یکی از آن‌ها حرکت کند، شی پنهان شده قابل مشاهده خواهد بود. گرچه کاملا واضح نخواهد بود اما انحرافات تصویری باعث لو دادن حضور آن خواهد شد.

علت اینکه حرکت باعث قابل مشاهده شدن جسم می‌شود، هیچ ارتباطی با اثر داپلر ندارد اما چیزی به اسم کشش فرنل ـ فیزو باعث آن است. همانطور که دانشمندان در دهه ۱۸۰۰ کشف کردند نور هنگام حرکت در یک ماده متحرک، توسط آن ماده کشیده می‌شود. بنابراین یک شنل نوسانی امواج نور را به نقطه دیگری از فضا می‌کشد، که باعث دیده شدن توسط ناظر ساکن می‌شود.

محققان دریافتند تحریف تصویر ایجاد شده توسط کشش فرنل ـ فیزو باعث افزایش شدت سرعت نسبی شنل و ناظر شده و پهانای باند شنل را افزایش می‌دهد. با این حال، حتی در سرعت‌های پایین و پهنای باند کمتر، تحریف تصویر ممکن است برای چشم غیرمسلح قابل مشاهده نباشد و این تحریفات توسط یک سنسور حساس شناسایی شوند. به‌طور کلی، این مشکل حرکتی ناشی ازاین واقعیت است که شنل نوسانی، فاز نور را حفظ نمی‌کند.

تامپسون گفت: "گرچه نتایج تحقیق ما، طرفداران جادوگری را نامید می‌کند اما درک محدودیت‌های دستگاه‌های پنهان کننده در زندگی حقیقی با اهمیت هستند. فناوری‌های جدید سرآغاز مطالعات پنهان‌سازی بوده است و ما در جستجوی تاثیراتی هستیم که کارکرد این فناوری‌ها را صلح‌آمیز کرده و یا در آینده برای برخی اهداف عملی استفاده منفی شوند."

منبع: phys