Podivný metamateriál s vlastnosťami „štvrtej dimenzie“ vedie k prelomu, ako ovládať energiu
4D materiál pracuje s takzvanou syntetickou dimenziou a v budúcnosti nám môže pomôcť pochopiť kvantovú mechaniku.
V bežnom živote sa stretávame s troma dimenziami, teda výškou, šírkou a hĺbkou. V posledných rokoch sa však vedci začínajú čoraz častejšie venovať štvrtej, takzvanej syntetickej dimenzii. Tá má byť rozšírením našej fyzickej reality.
Výskumníkom z University of Missouri sa v rámci novej práce podarilo vytvoriť nový syntetický metamateriál, ktorý má schopnosť pracovať v 4D priestore. Medzi špeciálne vlastnosti tohto materiálu patrí schopnosť kontrolovať energetické vlny na povrchu pevného materiálu. Ide o druh mechanického vlnenia, ktoré je základom pre šírenie vibrácií pozdĺž povrchu pevného materálu.
Výskumníkom sa podarilo vytvoriť len jeden stavebný blok, ktorý môžu vedci použiť v ďalších štúdiách. Vysvetľujú však, že ich výtvor má potenciál škálovania, teda použitia vo väčších projektoch. Štvrtá dimenzia materiálu dáva vedcom schopnosť kontrolovať cestu vlnenia tak, aby išlo tam, kam chcú. Ide o prelomový objav, ktorý by mohol v budúcnosti viesť k pokrokom v kvantovej mechanike a kvantových počítačoch.
„Väčšina energie zemetrasenia, približne 90%, sa objavuje pozdĺž povrchu Zeme. Ak by sa nám podarilo vankúšovú štruktúru pokryť týmto materiálom a umiestniť ju na povrch pod budovu, teoreticky by sme mohli zabrániť budove zrútiť sa vplyvom zemetrasenia,“ vysvetľuje Guoliang Huang, jeden z autorov štúdie.
Kontrola vĺn v syntetickej dimenzii
Táto práca stavia na poznatkoch predchádzajúcej štúdie. Autori v nej demonštrovali, akým spôsobom by dokázal pasívny metamateriál kontrolovať dráhu zvukových vĺn. V tomto prípade ide o materiál, ktorý vedie elektrinu pozdĺž okrajov, no vo vnútri pracuje ako izolant. Vedci vytvorili simulované prostredie, v ktorom pozorovali akustické vlny v štvordimenzionálnom priestore.
Praktické uplatnenie tohto objavu je takmer nemožné predpovedať. Ide totiž o objav, ktorý zdanlivo porušuje zákony fyziky, ako im rozumieme. Autori štúdie vo svojej práci predstavili zariadenie, ktoré by dokázalo rozdeliť akustický lúč a poslať niekoľko kusov rovnakej zvukovej vlny do hocijakého počtu miest. Teoreticky by tak mohli poslať zvukovú vlnu cez stenu bez toho, aby sa stratila kvalita zvuku.
Neprehliadnite
Vedcom sa podarilo demonštrovať ako zvuková vlna môže z rohu do rohu materiálu cestovať prakticky akoukoľvek cestou. V praxi to znamená, že autori štúdie naviedli zvukové vlny z ľavého spodného rohu do pravého horného rohu. Pritom však využili akúkoľvek kombináciu pohybu, aby sa tam vlna dostala. Inak povedané, zvuková vlna nešla len vpravo, vľavo, hore alebo dole.
Nový výskum demonštruje, že vedci dokážu kontrolovať aj iný typ vlnenia. Ukazuje sa, že vedenie mechanického vlnenia pozdĺž špecifickej dráhy v syntetickom metamateriáli pridáva novú a inovatívnu vrstvu kontroly v 4D priestore, pričom v prípade 4D materiálu výskumníci hovoria o existencii syntetickej dimenzie.
Komentáre