Вчені створили "промінь темряви", здатний приховувати мікроскопічні об'єкти
Дослідники з Національного університету Сінгапуру (National University of Singapore) розробили оптичну установку, що створює "промінь темряви", промінь особливого світла, який може зробити мікроскопічні об'єкти, що знаходяться на значному видаленні від установки, невидимими для стороннього спостерігача. І це не щось з області наукової фантастики, така технологія дійсно працює. Промінь світла лазера, підданий попередньої складної оптичної "обробці" створює області простору або, як їх називають дослідники, "капсули світловий порожнечі", всередині яких можуть ховатися будь-які об'єкти мікро - і макроскопічних розмірів.
Промінь темряви, розроблений сінгапурськими вченими, очолюваними професором Прат Вон (Chao Wan), реалізує технологію невидимості, кардинально відрізняється від інших технологій створення плащів-невидимок на базі складних матеріалів, метаматеріалів. Унікальні оптичні властивості метаматеріалів дозволяють переломити падає на об'єкт світло або випромінювання іншого діапазону таким чином, що ці промені огинають приховує об'єкт, зробивши його невидимим. На жаль, технології невидимості на базі метаматеріалів ще дуже далекі від досконалості, вони мають обмеження, пов'язані з розмірами прихованих об'єктів і зазвичай працюють у вузькому діапазоні частот електромагнітних хвиль.
Для того, щоб створити область невидимості професор Он і його колеги застосували абсолютно нову методику, яка є першою в своєму роді. Як всім відомо, якщо якийсь об'єкт знаходиться у фокусі оптичної системи, його зображення має високу яскравість і чіткі межі. Але варто трохи зрушити фокус системи в яку-небудь сторону, зображення центру об'єкта все ще залишається яскравим і чітким, але його кордони стають розмитими. Це явище називають ефектом, точніше функцією точкового розсіювання (point spread function, PSF). Ця функція має дуже характерний графік, з центральним високим піком, який відповідає чіткою і яскравою центральній частині об'єкта, і двома бічними пелюстками по обидві сторони центрального піку, які відповідають розмитою області зображення.
Вищеописаний ефект дуже часто використовують для одержання високої роздільної здатності (суперразрешения) при зйомці різних мікро - і макрообъектов. Для цього за допомогою спеціальних методів підсилюють центральний пік функції і пригнічують її бічні пелюстки. Сінгапурські вчені реалізували метод є повною протилежністю методу отримання суперразрешения. Спеціальні оптичні лінзи повністю пригнічують центральний пік PSF-функції, посилюючи її бічні пелюстки. Такий підхід дозволяє отримати область простору, в якій інтенсивність світла прагне до нуля, а якщо в просторі немає світла, то нічого з перебуває в цій області не може бути побачене.
Система, що дозволяє домогтися настільки дивного оптичного ефекту, досить проста. Вона складається з лазера, світло якого проходить крізь лінзу зі спеціальними поглибленнями, і відображається кількома дзеркалами. Під час експериментів з системою вченим вдалось успішно приховувати об'єкти, величиною до 40 мікрометрів при використанні лазера з довжиною хвилі 630 нм.
Звичайно, невеликі розміри об'єктів і строго певні довжини хвиль світла лазера вимагають компромісів і визначають масу обмежень, але слід пам'ятати, що все це є лише першим випадком в історії науки, демонструє працездатність нової технології невидимості. Слід зауважити, що перші плащі-невидимки на основі метаматеріалів мали і зараз мають ще більший ряд обмежень, ніж розроблений сінгапурськими вченими "промінь темряви". І, цілком ймовірно, що подальший розвиток даної технології дозволить створити якесь фантастичне "зброя невидимості", яке можна буде навести на довільний об'єкт і повністю приховати цей об'єкт від очей сторонніх спостерігачів.