Исследователи из Утрехтского университета и Венского технического университета создают специальные световые волны, которые проникают даже сквозь непрозрачные материалы, как если бы их не было вовсе.
Даже рассеянные объекты, такие как облака или кубики сахара, отбрасывают тени, потому что они — неупорядоченные среды, которые рассеивают световые волны. Но теперь исследователи из Венского технического университета и Утрехтского университета нашли способ управлять световыми волнами. Они проходят через объекты, проецируя изображение на другой стороне так четко, как если бы препятствия не было вообще.
Неупорядоченная среда — это, по сути, совокупность случайно расположенных частиц, таких как порошок, песок, сахар или даже облако. Когда свет попадает в эту группу крошечных препятствий, он невероятно сложным образом рассеивается. Но теоретически, если бы вы смогли выяснить эту картину рассеяния, можно было бы манипулировать световыми волнами так, чтобы они проходили без рассеяния.
Недавно исследователям удалось сделать именно это, используя оксид цинка в качестве рассеивающей среды, при этом источник света был помещен с одной стороны, а детектор — с другой.
Для начала команда направила через порошок специфические световые сигналы, а затем измерила, как они попали в детектор. Используя некоторые сложные математические методы, можно определить характер рассеяния и создать определенную световую волну, которая вообще не изменит форму волны. Луч света лишь немного потускнел.
«Как мы смогли показать, существует особый класс световых волн — так называемые световые моды, инвариантные к рассеянию, которые создают точно такую же волновую картину на детекторе, независимо от того, была ли световая волна отправлена только через воздух или он должен был проникнуть через сложный слой оксида цинка», — объясняет Стефан Роттер, соавтор исследования.
Какой бы интригующей ни была идея беспрепятственного проникновения света через преграду, команда ученых пошла еще дальше. Правильно соединив несколько инвариантных к рассеянию световых мод, они создали световую волну, закодированную с изображением — в данном случае созвездие Большой Медведицы — и спроецировали ее на детектор через оксид цинка.
Новая работа основана на предыдущих экспериментах команды по манипулированию световыми волнами для маскировки объектов, таких как «плащ-невидимка». Исследование может привести к новым методам визуализации, которые позволяют безопасно видеть сквозь тело, например, рентгеновским снимкам. Однако, прежде чем такая технология будет реализована, потребуется проделать еще много работы.