Elektromanyetik Dalgaların Zaman Yansımaları İlk Kez Gösterildi

Fizikçiler, bir metamalzemenin dielektrik sabitini değiştirerek, içinde taşınan elektromanyetik dalgaları zaman-yansıttılar. Zamanı Cher-tarzı geri döndürmediler, ancak dalgaların taşıdığı sinyal hem sıranın tersine çevrilmesi hem de frekans uzamasına uğradı. Çalışma, teorisyenlerin 60 yıldır üzerinde düşündüğü bir olasılığı doğrulamanın yanı sıra, dalgaların ve maddenin etkileşim şekli üzerinde daha fazla kontrole imkan verebilir. Bilgi teknolojisindeki elektriği ışıkla değiştirme arayışı olan fotonikte faydalı olabilir ve hızda şaşırtıcı bir artışa olanak sağlayabilir.

Uygun bir sınırdan sıradan dalga yansıması, hayatın tanıdık bir parçasıdır. Her gün aynaya baktığımızda, yankılar duyduğumuzda ve süreci daha anlaşılır bir ölçekte görmek istiyorsak okyanus dalgalarının bir dalgakırandan sekmesini izlediğimizde buna tanık oluruz.

Zaman yansımaları, yalnızca dalgada değil, içinden geçtiği ortamda da ani bir kayma gerektiren farklı bir şeydir. 20. yüzyılın ortalarında sıklıkla olduğu gibi, teorik fizikçiler olgunun işleyişini gözlemlenmeden önce tartışarak deneysel meslektaşlarının önüne geçtiler. Nature Physics'te, New York Şehir Üniversitesi'nden bir ekip yetiştiklerini duyurdu.

Zaman yansımaları, anlaşılması nispeten kolay olan bir frekans kayması ve kolay olmayan zamanda bir dalga tersine dönmesi üretir. İlki, uzak galaksilerden görülen kırmızıya kaymada en tanıdık olan, dalga boylarının uzadığı veya kısaldığı Doppler kayması gibi bir şeyi içerir. Yansımadan önce mavi olan ışık sarı, yeşil ışık kırmızı olur vb. Anlaşılması daha zor olan, bir sinyalin sonunun önce yansıtılması, yani sinyali tersten duymamız, tıpkı rock plaklarını ters çevirerek şeytani mesajları tespit edebileceklerini sanan eski komplo teorisyenleri gibi.

Zaman yansıması olgusu, atomları, sıradan kristallerin uzayda yaptığı gibi zamanda tekrar eden desenler oluşturan zaman kristalleri ile ilişkilidir. Bu nesnelerin örneklerinin şaşırtıcı keşfi, ilgili kavramlara olan ilgiyi artırdı. Bununla birlikte, zaman yansıması, ortamın özelliklerinin dalga frekansının iki katından daha fazla değişmesini gerektirir. Spektrumun UV veya X-ışını kısmındaki herhangi bir şey bir yana, görünür ışığın olağanüstü yüksek frekansları, su dalgalarında gösterilmiş olmasına rağmen, bunu bir zorluk haline getiriyor.

Dr. Gengyu Xu, bir açıklamada, "Önceki çalışmalarda zaman yansımalarını önleyen kilit engel, zamansal bir arayüz oluşturmak için büyük miktarda enerji gerektireceğine olan inançtı." dedi. "Bir ortamın özelliklerini, çok hızlı salındıkları için elektromanyetik sinyalleri zamana yansıtacak kadar hızlı, düzgün ve yeterli kontrastla değiştirmek çok zordur."

Uzamsal bir yansımada (a) yüzümüzü soldan sağa ters olarak görüyoruz. Zamansal bir yansımada (b) dalga düzeni tersine çevrildiği için başımızın arkasını görürdük ve frekans kayması sayesinde renkler değişirdi. (c) Zaman yansımasını tetikleyecek kadar hızlı bir dalganın geçtiği ortamı değiştiren bir kontrol sinyali ile deneysel kurulumun şeması.

 

Ekip, doğada hiç görülmemiş özelliklere sahip maddeler olan metamalzemelere yöneldi.

Xu, "Fikrimiz, ana malzemenin özelliklerini değiştirmekten kaçınmak ve bunun yerine, hızlı anahtarlar aracılığıyla ek öğelerin aniden eklenebileceği veya çıkarılabileceği bir metamalzeme oluşturmaktı." dedi.

Ekip, aynı sinyalin zaman yansıyan ve zaman kırılan versiyonlarını birleştirerek ve girişimi gözlemleyerek başarısını doğruladı.

Çalışma Nature Physics'te yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.