211service.com
Hur man bygger en tidsmantel med speglar
Förmågan att gömma föremål i rymden – osynlighetsdöljning – har tagit ett steg från science fiction-världen till praktisk verklighet inom 10 år. Men förmågan att dölja föremål i tid – temporal cloaking – utvecklas ännu snabbare.
Under de senaste två åren har fysiker börjat använda exotiska metamaterial för att skapa hål i tiden. Första gången manteln varade bara i 100 nanosekunder eller så. Men förra månaden visade forskare hur man döljer data nästan hälften av tiden. Det är en imponerande förbättring.
Idag går Miguel Lerma vid Northwestern University i Evanston, Illinois, ännu längre. Lerma har utarbetat hur man bygger tidskappor som kan fungera under godtyckligt långa tidsperioder med lite mer än några smart placerade speglar.
Grundidén bakom tidsmaskning är enkel. Föreställ dig att titta på en klocka som är upplyst av en laser. Under vanliga omständigheter lämnar ljuset lasern, färdas till klockan och reflekteras mot dig, betraktaren. I varje steg är ljusets hastighet konstant.
Tricket bakom tidscloaking är att sakta ner ljuset innan det når klockan och skapa en lucka där klockans rörelse inte är upplyst. Du, betraktaren, kan inte se vad som händer under denna tid.
Men genom att påskynda ljuset igen efter att det har reflekterats går det att stänga gapet så att man inte heller märker någon förändring i belysningen.
Istället ser du klockan hoppa från ett ögonblick till ett senare tillfälle utan något däremellan. Den avlägsna observatören ser därför bara en kontinuerlig belysning, medan händelserna som inträffade under den mörka perioden av kappans operation förblir oupptäckta, säger Lerma.
I själva verket har denna process skapat ett hål i tiden under vilket händelser är dolda.
Det är teorin. Praktiken är mer involverad. De möjliggörande teknologierna som har möjliggjort denna typ av tidscloaking är så kallade metamaterial som kan sakta ner och påskynda ljuset. Dessa är svåra och komplexa att göra.
Men Lerma påpekar idag att den här typen av exotiska grejer inte är nödvändiga. Istället visar han hur man uppnår tidscloaking med hjälp av en uppsättning speglar som kan slås på eller av. Hans idé är att använda en uppsättning speglar för att avleda ljus ett extra avstånd innan det når klockan och en annan uppsättning speglar som avleder ljus över ett liknande avstånd efter att det har träffat klockan.
Detta extra avstånd saktar i huvudsak ner ljuset innan det slår klockan. Efter att det har reflekterats kan ljuset påskyndas genom att undvika avledningen så att det inte färdas den extra sträckan.
Detta skapar ett gap under vilket någon förändring klockan inte kan ses. Men en observatör som tittar på klockan ser den hoppa i tid utan någon förändring i belysningen.
Lermas enhet är intressant eftersom den fungerar för alla ljusfrekvenser som speglarna reflekterar. Metamaterial, å andra sidan, fungerar i allmänhet bara vid specifika frekvenser. Vi har visat hur man skapar en event cloak-enhet utan användning av metamaterial, genom ett enkelt arrangemang av omkopplingsbara transreflekterande speglar, säger Lerma.
Det nya tillvägagångssättet skapar tidsmässiga hål som är lika med den tid det tar för ljuset att resa den extra sträckan. Så genom att göra detta avstånd godtyckligt långt, genom att studsa ljuset fram och tillbaka från månen eller till exempel, borde det vara möjligt att göra hål i tiden av nästan vilken längd som helst.
Det är ett imponerande enkelt knep men det är inte första gången som fysiker har visat att osynlighetskappor faktiskt är mycket lättare att göra än man trodde. För ett par månader sedan avtäckte fysiker en osynlighetsmantel som använde speglar snarare än metamaterial för att dölja föremål av nästan vilken storlek som helst.
Lerma är matematiker och så osannolikt att hon vill smutsa ner händerna i labbet. Men hans maskin kräver inga nya komponenter – spegeltekniken den förlitar sig på är tillgänglig nu.
Så det finns ingen anledning till varför denna tidsmaskin inte skulle kunna byggas i morgon. Räkna med att se den första demonstrationen under de kommande veckorna eller månaderna.
Ref: arxiv.org/abs/1308.2606 : En spegelbaserad händelsecloaking-enhet