Физиците експериментално обърнаха електромагнитните вълни във времето, потвърждавайки теоретично предсказание, което е важало в продължение на десетилетия. Процесът, известен като времево отражение, кара вълната да проследи пътя си назад във времето, а не в пространството.

Експериментът, публикуван в Nature Physics и ръководен от Хади Муса от Центъра за напреднали научни изследвания на Градския университет на Ню Йорк (CUNY ASRC), доведе до първото ясно и повторимо наблюдение на този ефект.

Вместо да се намесва в самото време, обръщането се случва поради внезапна промяна във физическите условия на околната среда на вълната. Когато тези условия се контролират прецизно, част от вълната се отразява назад във времето, образувайки обърната копие на оригиналния сигнал.

За да постигнат това, изследователският екип проектира метаматериал за пренос на енергия, изработен от метална лента, в която са вградени високоскоростни електронни превключватели. Тези превключватели бяха свързани с кондензаторни батерии и позволяваха почти мигновени промени в електромагнитните свойства на материала.

В критичен момент екипът предизвика бързо удвояване на импеданса на материала, който се отнася до неговата устойчивост на електрически ток. Това създаде това, което изследователите описват като временна граница. Когато вълната срещна тази внезапна промяна, част от нея се обърна във времето.

Това отражение е фундаментално различно от пространственото отражение, наблюдавано в огледалата. Тук обръщането се случва поради инженерна промяна в свойствата на материала във времето, а не защото вълната се отразява от повърхност.

В оригиналната научна статия се обяснява как синхронизираното превключване в метаматериала е било от съществено значение за постигането на еднороден времеви интерфейс. Така програмируемите вериги са осигурили енергийния импулс, необходим за постигане на ефекта, потвърждавайки, че процесът може да бъде осъществен с помощта на широко достъпна технология.

Идеята за отражението във времето съществува в теоретичната физика от повече от половин век. Моделите предполагат, че когато вълната претърпи внезапна промяна в средата, в която се движи, тя може да се отрази във времето, а не в пространството. Досега нито един експеримент не е демонстрирал този ефект в пълна степен.

Едно от основните предизвикателства беше постигането на рязкото и равномерно времево изместване, необходимо за получаване на чисти отражения. Чрез прецизна координация на превключващите компоненти екипът на CUNY създаде среда, в която ефектът може да се прояви при повторяеми условия.

В допълнение към обратното време, експериментът доведе и до преобразуване на честотата, като премести сигнала в друга точка от спектъра. Тази способност може да доведе до създаването на нови инструменти в спектралното инженерство, адаптивни филтри и честотно-селективни устройства. Резултатите се основават на концепции от изследвания на фотонни медии, променящи се във времето, и други теоретични работи върху метаматериалите в пространство-времето. Досега тези теории не разполагаха с солидна експериментална основа в електромагнитната област.

Изследователите сега проучват как отражението на времето може да се приложи на практика. Една от насоките включва използването на временни кухини, където два времеви интерфейса улавят сигнал и го отразяват назад и напред във времето, създавайки нови интерференционни ефекти.

Технологията може да бъде адаптирана и за управление на различни видове вълни, включително акустични, механични или спин-базирани системи. Подобряването на точността на синхронизацията на превключващите вериги остава основен приоритет, особено за приложения с по-висока честота.

Снимка: Pexels

Виж още: Русия планира въртяща се космическа станция с изкуствена гравитация за защита на здравето на астронавтите