"अदृश्यता कॅप्स" अजूनही अदृश्य आहेत

"अदृश्यतेचे कपडे" च्या मालिकेतील नवीनतम आहे रोचेस्टर विद्यापीठात जन्मलेले (1), जे योग्य ऑप्टिकल प्रणाली वापरते. तथापि, संशयवादी याला एक प्रकारची भ्रामक युक्ती किंवा विशेष प्रभाव म्हणतात, ज्यामध्ये एक हुशार लेन्स प्रणाली प्रकाशाचे अपवर्तन करते आणि निरीक्षकाची दृष्टी फसवते.

या सर्वामागे काही प्रगत गणित आहे—दोन लेन्स कसे सेट करायचे ते शोधण्यासाठी शास्त्रज्ञांनी त्याचा वापर करणे आवश्यक आहे जेणेकरून प्रकाश अशा प्रकारे अपवर्तित होईल की ते थेट त्यांच्या मागे वस्तू लपवू शकतील. हे समाधान केवळ लेन्सकडे थेट पाहतानाच कार्य करते - 15 अंश किंवा दुसरा कोन पुरेसा आहे.

1. रोचेस्टर विद्यापीठाकडून "अदृश्यता कॅप".

हे कारमध्ये आरशात किंवा ऑपरेटिंग रूममध्ये अंध डाग काढून टाकण्यासाठी वापरले जाऊ शकते, ज्यामुळे सर्जन त्यांच्या हातांनी पाहू शकतात. बद्दलच्या खुलाशांच्या दीर्घ मालिकेतील हे आणखी एक आहे अदृश्य तंत्रज्ञानजे अलिकडच्या वर्षांत आमच्याकडे आले आहेत.

2012 मध्ये, आम्ही अमेरिकन ड्यूक युनिव्हर्सिटीकडून "अदृश्यतेची कॅप" बद्दल आधीच ऐकले आहे. मायक्रोवेव्ह स्पेक्ट्रमच्या एका लहान तुकड्यात लहान सिलेंडरच्या अदृश्यतेबद्दल फक्त सर्वात जिज्ञासू वाचले. एक वर्षापूर्वी, ड्यूक अधिकार्‍यांनी सोनार स्टेल्थ तंत्रज्ञानाचा अहवाल दिला जो काही मंडळांमध्ये आशादायक वाटू शकतो.

दुर्दैवाने, ते होते अदृश्यता केवळ एका विशिष्ट दृष्टिकोनातून आणि एका अरुंद व्याप्तीमध्ये, ज्याने तंत्रज्ञानाचा कमी वापर केला. 2013 मध्ये, ड्यूक येथील अथक अभियंत्यांनी एक 3D मुद्रित उपकरण प्रस्तावित केले जे संरचनेत सूक्ष्म-छिद्रांसह आत ठेवलेल्या वस्तूला छद्म करते (2). तथापि, पुन्हा, हे लाटांच्या मर्यादित श्रेणीत आणि केवळ एका विशिष्ट दृष्टिकोनातून घडले.

इंटरनेटवर प्रकाशित झालेल्या छायाचित्रांमध्ये, कॅनेडियन कंपनी हायपरस्टेल्थची केप आशादायक दिसत होती, ज्याची 2012 मध्ये क्वांटम स्टेल्थ (3) नावाने जाहिरात केली गेली होती. दुर्दैवाने, कार्यरत प्रोटोटाइप कधीही प्रदर्शित केले गेले नाहीत किंवा ते कसे कार्य करतात हे स्पष्ट केले गेले नाही. कंपनी कारण म्हणून सुरक्षा समस्या उद्धृत करते आणि गुप्तपणे अहवाल देते की ते सैन्यासाठी उत्पादनाच्या गुप्त आवृत्त्या तयार करत आहेत.

फ्रंट मॉनिटर, मागील कॅमेरा

प्रथम आधुनिकअदृश्यता टोपी» दहा वर्षांपूर्वी जपानी अभियंता प्रा. टोकियो विद्यापीठातील सुसुमु ताची. त्याने कोट घातलेल्या माणसाच्या मागे ठेवलेल्या कॅमेराचा वापर केला जो मॉनिटर देखील होता. मागील कॅमेऱ्यातील प्रतिमा त्यावर प्रक्षेपित करण्यात आली होती. कपडे घातलेला माणूस "अदृश्य" होता. BAE सिस्टीम्स (4) द्वारे मागील दशकात सादर केलेल्या अॅडॅप्टिव्ह वाहन कॅमफ्लाज डिव्हाइसद्वारे अशीच युक्ती वापरली जाते.

ते टाकीच्या चिलखतीवर "मागून" एक अवरक्त प्रतिमा प्रदर्शित करते. अशी मशीन फक्त पाहण्याच्या उपकरणांमध्ये दिसत नाही. वस्तू मास्क करण्याची कल्पना २००६ मध्ये आली. इम्पीरियल कॉलेज लंडनचे जॉन पेंड्री, डेव्हिड शुरिग आणि ड्यूक युनिव्हर्सिटीचे डेव्हिड स्मिथ यांनी जर्नल सायन्समध्ये "परिवर्तन ऑप्टिक्स" चा सिद्धांत प्रकाशित केला आणि मायक्रोवेव्ह (दृश्यमान प्रकाशापेक्षा जास्त तरंगलांबी) च्या बाबतीत ते कसे कार्य करते ते सादर केले.

2. तीन आयामांमध्ये छापलेली "अदृश्यता टोपी".

योग्य मेटामटेरियल्सच्या मदतीने, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्ह अशा प्रकारे वाकली जाऊ शकते की आजूबाजूच्या वस्तूला बायपास करून त्याच्या वर्तमान मार्गावर परत येईल. माध्यमाच्या सामान्य ऑप्टिकल प्रतिक्रियेचे वैशिष्ट्य दर्शविणारा पॅरामीटर म्हणजे अपवर्तक निर्देशांक, जो निर्वात, या माध्यमात प्रकाशाच्या हालचालीपेक्षा किती वेळा हळू आहे हे निर्धारित करतो. सापेक्ष विद्युत आणि चुंबकीय पारगम्यतेच्या उत्पादनाचे मूळ म्हणून आम्ही त्याची गणना करतो.

सापेक्ष विद्युत पारगम्यता; दिलेल्या पदार्थातील विद्युत परस्पर क्रिया बल व्हॅक्यूममधील परस्पर क्रिया बलापेक्षा किती वेळा कमी आहे हे निर्धारित करते. म्हणून, एखाद्या पदार्थातील विद्युत शुल्क बाह्य विद्युत क्षेत्राला किती जोरदारपणे प्रतिसाद देतात याचे हे मोजमाप आहे. बर्‍याच पदार्थांमध्ये सकारात्मक परवानगी असते, ज्याचा अर्थ असा होतो की पदार्थाने बदललेल्या फील्डचा अजूनही बाह्य क्षेत्रासारखाच अर्थ आहे.

सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता m समान बाह्य चुंबकीय क्षेत्र स्रोत असलेल्या व्हॅक्यूममध्ये अस्तित्वात असलेल्या चुंबकीय क्षेत्राच्या तुलनेत दिलेल्या सामग्रीने भरलेल्या जागेत चुंबकीय क्षेत्र कसे बदलते हे निर्धारित करते. सर्व नैसर्गिकरित्या उद्भवणार्या पदार्थांसाठी, सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता सकारात्मक आहे. काच किंवा पाणी यासारख्या पारदर्शक माध्यमांसाठी, तिन्ही प्रमाण सकारात्मक आहेत.

नंतर प्रकाश, व्हॅक्यूम किंवा हवेतून (हवाचे मापदंड व्हॅक्यूमपेक्षा थोडे वेगळे असतात) माध्यमात जातात, अपवर्तनाच्या नियमानुसार अपवर्तन केले जातात आणि अपवर्तन कोनाच्या साइन आणि अपवर्तन कोनाच्या साइनचे गुणोत्तर असते. या माध्यमासाठी अपवर्तक निर्देशांकाच्या समान. मूल्य शून्यापेक्षा कमी आहे; आणि m म्हणजे माध्यमातील इलेक्ट्रॉन विद्युत किंवा चुंबकीय क्षेत्राने निर्माण केलेल्या बलाच्या विरुद्ध दिशेने फिरतात.

धातूंमध्ये हेच घडते, ज्यामध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन वायू स्वतःच्या दोलनातून जातो. जर इलेक्ट्रॉनच्या या नैसर्गिक दोलनांच्या वारंवारतेपेक्षा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्हची वारंवारता जास्त नसेल, तर ही दोलन लहरींचे विद्युत क्षेत्र इतके प्रभावीपणे तपासतात की ते त्यास धातूमध्ये खोलवर जाऊ देत नाहीत आणि विरुद्ध दिशेने निर्देशित क्षेत्र देखील तयार करू देत नाहीत. बाह्य क्षेत्राकडे.

परिणामी, अशा सामग्रीची परवानगी नकारात्मक आहे. धातूमध्ये खोलवर प्रवेश करण्यास अक्षम, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन धातूच्या पृष्ठभागावरून परावर्तित होते आणि धातू स्वतःच एक वैशिष्ट्यपूर्ण चमक प्राप्त करते. दोन्ही प्रकारची परवानगी नकारात्मक असेल तर? हा प्रश्न 1967 मध्ये रशियन भौतिकशास्त्रज्ञ व्हिक्टर वेसेलागो यांनी विचारला होता. असे दिसून येते की अशा माध्यमाचा अपवर्तक निर्देशांक ऋण आहे आणि प्रकाश अपवर्तनाच्या नेहमीच्या नियमापेक्षा पूर्णपणे भिन्न प्रकारे अपवर्तित होतो.

5. मेटामटेरियलच्या पृष्ठभागावर नकारात्मक अपवर्तन - व्हिज्युअलायझेशन

मग इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्हची उर्जा पुढे हस्तांतरित केली जाते, परंतु इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्हची कमाल आवेग आणि हस्तांतरित उर्जेच्या आकाराच्या विरुद्ध दिशेने सरकते. अशी सामग्री निसर्गात अस्तित्वात नाही (नकारात्मक चुंबकीय पारगम्यता असलेले कोणतेही पदार्थ नाहीत). केवळ वर नमूद केलेल्या 2006 च्या प्रकाशनात आणि त्यानंतरच्या वर्षांत तयार केलेल्या इतर अनेक प्रकाशनांमध्ये, वर्णन करणे शक्य होते आणि म्हणूनच, नकारात्मक अपवर्तक निर्देशांक (5) सह कृत्रिम संरचना तयार करणे शक्य होते.

त्यांना मेटामटेरियल्स म्हणतात. ग्रीक उपसर्ग "मेटा" म्हणजे "नंतर", म्हणजेच या नैसर्गिक साहित्यापासून बनवलेल्या रचना आहेत. मेटामटेरियल्स सामग्रीच्या चुंबकीय किंवा विद्युत गुणधर्मांची नक्कल करणारे लहान इलेक्ट्रिकल सर्किट्स तयार करून त्यांना आवश्यक असलेले गुणधर्म प्राप्त करतात. बर्याच धातूंमध्ये नकारात्मक विद्युत पारगम्यता असते, म्हणून नकारात्मक चुंबकीय प्रतिसाद देणाऱ्या घटकांसाठी जागा सोडणे पुरेसे आहे.

एकसंध धातूऐवजी, क्यूबिक ग्रिडच्या स्वरूपात मांडलेल्या अनेक पातळ धातूच्या तारा इन्सुलेट सामग्रीच्या प्लेटला जोडल्या जातात. तारांचा व्यास आणि त्यांच्यातील अंतर बदलून, संरचनेत नकारात्मक विद्युत पारगम्यता असेल त्या वारंवारता मूल्ये समायोजित करणे शक्य आहे. सर्वात सोप्या प्रकरणात नकारात्मक चुंबकीय पारगम्यता प्राप्त करण्यासाठी, डिझाइनमध्ये चांगल्या कंडक्टर (उदाहरणार्थ, सोने, चांदी किंवा तांबे) बनवलेल्या आणि दुसर्या सामग्रीच्या थराने विभक्त केलेल्या दोन तुटलेल्या रिंग असतात.

अशा प्रणालीला स्प्लिट रिंग रेझोनेटर म्हणतात - इंग्रजीतून एसआरआर म्हणून संक्षिप्त. स्प्लिट-रिंग रेझोनेटर (6). रिंगांमधील अंतर आणि त्यांच्यामधील अंतरामुळे, त्यात कॅपेसिटरप्रमाणे एक विशिष्ट कॅपॅसिटन्स असते आणि रिंग प्रवाहकीय सामग्रीपासून बनवलेल्या असल्याने, त्यात एक विशिष्ट प्रेरकता देखील असते, म्हणजे. प्रवाह निर्माण करण्याची क्षमता.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्हमधून बाह्य चुंबकीय क्षेत्रामध्ये होणार्‍या बदलांमुळे वलयांमध्ये विद्युतप्रवाह वाहू लागतो आणि या प्रवाहामुळे चुंबकीय क्षेत्र तयार होते. हे दिसून येते की योग्य डिझाइनसह, सिस्टमद्वारे तयार केलेले चुंबकीय क्षेत्र बाह्य क्षेत्राच्या विरुद्ध निर्देशित केले जाते. यामुळे अशा घटक असलेल्या सामग्रीची नकारात्मक चुंबकीय पारगम्यता येते. मेटामटेरियल सिस्टीमचे पॅरामीटर्स सेट करून, एखादी व्यक्ती तरंग फ्रिक्वेन्सीच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये नकारात्मक चुंबकीय प्रतिसाद मिळवू शकते.

मेटा - इमारत

डिझाइनर्सचे स्वप्न अशी प्रणाली तयार करणे आहे ज्यामध्ये लाटा आदर्शपणे ऑब्जेक्टभोवती वाहतील (7). 2008 मध्ये, कॅलिफोर्निया विद्यापीठ, बर्कले येथील शास्त्रज्ञांनी इतिहासात प्रथमच त्रि-आयामी साहित्य तयार केले ज्यामध्ये दृश्यमान आणि जवळ-अवरक्त प्रकाशासाठी नकारात्मक अपवर्तक निर्देशांक असतो, प्रकाश त्याच्या नैसर्गिक दिशेच्या विरुद्ध दिशेने वाकतो. त्यांनी मॅग्नेशियम फ्लोराईडसह चांदीचे मिश्रण करून एक नवीन मेटामटेरियल तयार केले.

मग ते सूक्ष्म सुया असलेल्या मॅट्रिक्समध्ये कापले जाते. नकारात्मक अपवर्तनाची घटना 1500 nm (इन्फ्रारेड जवळ) तरंगलांबींवर दिसून आली आहे. 2010 च्या सुरुवातीस, कार्लस्रुहे इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या टोल्गा एर्गिन आणि इंपीरियल कॉलेज लंडनमधील सहकाऱ्यांनी तयार केले. अदृश्य हलका पडदा. संशोधकांनी बाजारात उपलब्ध साहित्य वापरले.

सोन्याच्या प्लेटवर सूक्ष्म प्रोट्र्यूशन झाकण्यासाठी त्यांनी पृष्ठभागावर घातलेल्या फोटोनिक क्रिस्टल्सचा वापर केला. म्हणून मेटामटेरियल विशेष लेन्सपासून तयार केले गेले. प्लेटवरील कुबड्याच्या विरुद्ध असलेल्या लेन्स अशा प्रकारे स्थित आहेत की, प्रकाश लहरींचा काही भाग विचलित करून, ते फुगवटावरील प्रकाशाचे विखुरणे दूर करतात. सूक्ष्मदर्शकाखाली प्लेटचे निरीक्षण करून, दृश्यमान प्रकाशाच्या जवळ तरंगलांबी असलेल्या प्रकाशाचा वापर करून, शास्त्रज्ञांना एक सपाट प्लेट दिसली.

नंतर, ड्यूक युनिव्हर्सिटी आणि इंपीरियल कॉलेज लंडनचे संशोधक मायक्रोवेव्ह रेडिएशनचे नकारात्मक प्रतिबिंब प्राप्त करण्यास सक्षम होते. हा प्रभाव प्राप्त करण्यासाठी, मेटामटेरियल संरचनेचे वैयक्तिक घटक प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे. त्यामुळे हे एक तांत्रिक आव्हान आहे ज्यासाठी ते अपवर्तित करणार्‍या प्रकाशाच्या तरंगलांबीशी जुळणार्‍या अतिशय लहान मेटामटेरियल स्ट्रक्चर्सचे उत्पादन आवश्यक आहे.

दृश्यमान प्रकाश (व्हायलेट ते लाल) ची तरंगलांबी 380 ते 780 नॅनोमीटर आहे (नॅनोमीटर मीटरचा एक अब्जवाांश भाग आहे). सेंट अँड्र्यूजच्या स्कॉटिश विद्यापीठातील नॅनोटेक्नॉलॉजिस्ट बचावासाठी आले. त्यांना अत्यंत घनतेने मेश केलेल्या मेटामटेरियलचा एकच थर मिळाला. न्यू जर्नल ऑफ फिजिक्सची पृष्ठे सुमारे 620 नॅनोमीटर (नारिंगी-लाल प्रकाश) तरंगलांबी वाकण्यास सक्षम असलेल्या मेटाफ्लेक्सचे वर्णन करतात.

2012 मध्ये, ऑस्टिन येथील टेक्सास विद्यापीठातील अमेरिकन संशोधकांच्या गटाने मायक्रोवेव्ह वापरून पूर्णपणे वेगळी युक्ती शोधून काढली. 18 सेमी व्यासाचा एक सिलेंडर नकारात्मक प्रतिबाधा प्लाझ्मा सामग्रीसह लेपित होता, जो गुणधर्मांमध्ये फेरफार करण्यास परवानगी देतो. जर त्यात लपलेल्या वस्तूच्या अगदी विरुद्ध ऑप्टिकल गुणधर्म असतील तर ते एक प्रकारचे "नकारात्मक" तयार करते.

अशा प्रकारे, दोन लहरी एकमेकांवर आच्छादित होतात आणि वस्तू अदृश्य होते. परिणामी, सामग्री लाटेच्या अनेक भिन्न वारंवारता श्रेणींना वाकवू शकते जेणेकरून ते वस्तूभोवती वाहते, त्याच्या दुसर्‍या बाजूला एकवटते, जे बाहेरील निरीक्षकास लक्षात येऊ शकत नाही. सैद्धांतिक संकल्पना गुणाकार आहेत.

सुमारे एक डझन महिन्यांपूर्वी, Advanced Optical Materials ने सेंट्रल फ्लोरिडा विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी केलेल्या संभाव्य ग्राउंडब्रेकिंग अभ्यासाबद्दल एक लेख प्रकाशित केला. कोणास ठाऊक आहे की ते विद्यमान निर्बंधांवर मात करण्यात अयशस्वी ठरले.अदृश्य टोपी» मेटामटेरिअल्सपासून बनवलेले. त्यांनी प्रकाशित केलेल्या माहितीनुसार, दृश्यमान प्रकाश श्रेणीतील वस्तूचे गायब होणे शक्य आहे.

7. अदृश्य वस्तूवर प्रकाश वाकण्याचे सैद्धांतिक मार्ग

देबाशिस चंदा आणि त्यांची टीम त्रिमितीय रचना असलेल्या मेटामटेरियलच्या वापराचे वर्णन करते. तथाकथित धन्यवाद प्राप्त करणे शक्य झाले. नॅनोट्रान्सफर प्रिंटिंग (NTP), जे मेटल-डायलेक्ट्रिक टेप तयार करते. नॅनोइंजिनियरिंग पद्धतींद्वारे अपवर्तक निर्देशांक बदलला जाऊ शकतो. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेझोनान्स पद्धतीचा वापर करून सामग्रीच्या त्रिमितीय पृष्ठभागाच्या संरचनेमध्ये प्रकाश प्रसार मार्ग नियंत्रित करणे आवश्यक आहे.

शास्त्रज्ञ त्यांच्या निष्कर्षांमध्ये खूप सावध आहेत, परंतु त्यांच्या तंत्रज्ञानाच्या वर्णनावरून हे अगदी स्पष्ट आहे की अशा सामग्रीचे कोटिंग्स मोठ्या प्रमाणात इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा विचलित करण्यास सक्षम आहेत. याव्यतिरिक्त, नवीन सामग्री मिळवण्याच्या पद्धतीमुळे मोठ्या क्षेत्राच्या उत्पादनास अनुमती मिळते, ज्यामुळे काहींना अशा क्लृप्त्यामध्ये झाकलेल्या लढाऊ सैनिकांची स्वप्ने पडू शकतात जे त्यांना प्रदान करतात. अदृश्यता पूर्ण, रडारपासून दिवसाच्या प्रकाशापर्यंत.

मेटामटेरिअल्स किंवा ऑप्टिकल तंत्रांचा वापर करून लपविणारी उपकरणे वस्तूंच्या वास्तविक गायब होण्यास कारणीभूत नसतात, परंतु ते शोधण्याच्या साधनांसाठी आणि लवकरच, कदाचित डोळ्यांना अदृश्य होते. तथापि, आधीपासूनच अधिक मूलगामी कल्पना आहेत. नॅशनल तैवान त्सिंग हुआ युनिव्हर्सिटीमधील जेंग यी ली आणि रे-कुआंग ली यांनी क्वांटम "अदृश्यतेची कॅप" ची सैद्धांतिक संकल्पना मांडली जी केवळ दृश्याच्या क्षेत्रातूनच नव्हे तर संपूर्ण वास्तवातून देखील काढून टाकू शकते.

हे वर चर्चा केल्याप्रमाणे कार्य करेल, परंतु मॅक्सवेलच्या समीकरणांऐवजी श्रोडिंगर समीकरण वापरले जाईल. बिंदू म्हणजे ऑब्जेक्टच्या संभाव्यतेचे क्षेत्र ताणणे म्हणजे ते शून्य इतके आहे. सैद्धांतिकदृष्ट्या, हे मायक्रोस्केलवर शक्य आहे. तथापि, असे कव्हर तयार करण्याच्या तांत्रिक शक्यतांची प्रतीक्षा करण्यास बराच वेळ लागेल. कोणत्याही प्रमाणे "अदृश्यता टोपी“ज्याला असे म्हणता येईल की ती खरोखर आमच्या दृष्टीकोनातून काहीतरी लपवत होती.