Fyzici konečne vytvorili dlho očakávané elektromagnetické vírové delo
Nová štúdia predstavila elektromagnetické prstence, ktoré sú lepšie pre komunikáciu.
Dymové prstence sú fascinujúci, no stále záhadný prirodzený úkaz. Z praxe vieme, že tieto prstence môžu vytvoriť naozaj fascinujúce tvary vo vzduchu, no ako vysvetľujú výskumníci vo svojej novej práci, pozoruhodné štruktúry vytvárajú aj v elektromagnetických vlnách. Štúdia bola publikovaná v Light Publishing Center.
“Predstavte si vzdušné delo, ktoré strieľa vírové prstence a s každou strelou dokáže vytvoriť dokonalú štruktúru, ktorá putuje pomaly naprieč miestnosťou, ako keby ju tlačila neviditeľná ruka. Tieto prstencové štruktúry nie sú len pekné na pohľad ale považujeme ich za veľkolepé dielo prírody,” píšu výskumníci vo svojej práci.
Estetické a hlavne efektívne
Vznik vzdušného víru je fascinujúce spojenie vedy a estetiky. Keď vzdušné delo vystrelí, instantné rozdiely v tlaku spôsobia, že vzduch vytvorí rotujúcu prstencovú štruktúru, ktorá sa plynulo šíri naprieč vzduchom. Popri tom nám ukazuje jedinečný tvar a dynamiku prstencového víru.
Autori novej štúdie chceli rovnaký princíp uplatniť aj na elektromagnetické vlny. Vo svojej práci predstavili variantu vzdušného dela, ktoré ale namiesto vzduchu strieľa elektromagnetické vlny a tie okamžite vytvoria elektromagnetické vírové prstence. V práci predstavili metódu, ktorá pracuje so špecifickými anténami, ktoré priamo vytvárajú elektromagnetické víry.
Elektromagnetický kanón funguje na ultraširokom pásme radikálne polarizovaných, kužeľových, koaxiálnych antén. Tie vytvoria rotujúcu štruktúru elektromagnetických vĺn. Keď anténa vyžiari elektromagnetické vlny, okamžite spôsobuje zmenu v tlaku, čím dochádza k vytvoreniu prstencových štruktúr. Tie si udržiavajú svoj tvar a energiu aj naprieč dlhými vzdialenosťami.
Jedinečnosť metódy spočíva v schopnosti produkovať elektromagnetické pulzy s jedinečnými komplexnými topologickými charakteristikami. Príkladom môžu byť skyrmióny. Tieto vlnové prstence vykazujú pozoruhodnú odolnosť a schopnosť “liečiť sa” počas propagácie.
Neprehliadnite
“Naša technológia nájde množstvo rôznych uplatnení. Vo vysokokapacitných komunikačných systémoch môžu tieto vortexové pulzy spôsobiť revolúciu v tom, ako prenášame informáciu. Tým nám dodá efektívne a robustné metódy kódovania dát,” tvrdia výskumníci.
Nová metóda vytvára vlny s jedinečnými spektrálnymi a polarizačnými charakteristikami. Vedci tvrdia, že takéto prstence dokážu prenášať viac informácií v porovnaní s tradičnými vlnami. Vďaka tomu sa stávajú ideálnymi kandidátmi pre komunikačné technológie budúcnosti.
Budúcnosť komunikácie?
Ďalšou obrovskou výhodou je, že si dokážu udržať svoju štrukturálnu integritu, dokonca aj v prípade výskytu prirodzených prekážok alebo šumu. Kvôli tejto špecifickej vlastnosti by mohla nová technológia nájsť uplatnenie v snímacej technológií. Ako autori štúdie naznačujú, vďaka týmto prstencovým vlnám dokážeme spoľahlivejšie odhaliť a nájsť rôzne objekty. To vieme využiť pri vesmírnom prieskume, no zároveň aj vo vojenskej sfére.
“Momentálne premýšľame o implikáciách nášho objavu. Sme však nadšení z toho, že naša práca viedla k tak prelomovým zisteniam. Predstavujeme si, že v budúcnosti môžeme využiť naše zistenia aj v metrológii a spracovávaní informácií. Naša práca demonštruje neuveriteľnú všestrannosť elektromagnetických vortexových prstencov. Zároveň ale pokladá základy pre budúce inovácie v oblasti bezdrôtových technológií. Elektromagnetické vortexové prstence ponúkajú možnosti ako diametrálne zmeniť naše chápanie elektromagnetického fenoménu,” dodávajú výskumníci.
Elektromagnetická energia sa prenáša vo forme vĺn s rôznou vlnovou dĺžkou. Najdlhšie vlnové dĺžky vnímame ako rádiové vlny a najkratšie sú zas vysokoenergetické gama lúče. V elektromagnetickom spektre existuje malá časť, ktorá sa označuje ako viditeľné spektrum. Túto časť je ľudské oko schopné vnímať ako viditeľné svetlo.
Nový výskum prináša efektívnejší spôsob ako využívať elektromagnetické spektrum. Pri komunikácii používame bežne rádiové vlny, ktoré ale po určitej vzdialenosti degradujú. Ak elektromagnetické vortexové prstence uchovávajú informáciu dlhšie, mohli by byť ideálne na posielanie správ do vesmíru.
Komentáre