Pred takmer sto rokmi priniesli dvaja poprední fyzici,John von Neumann a Eugene Wigner, koncept, ktorý sa zdal byť viac vedeckou fantáziou ako realitou. Ich teória tzv. bound state in the continuum (BIC), teda viazaného stavu v kontinuu, popisovala zvláštne správanie vĺn, ktoré namiesto šírenia zostanú navždy uväznené na jednom mieste a to aj napriek tomu, že majú možnosť uniknúť. Až do nedávna bol tento jav čisto teoretický. Všetko však zmenil tím juhokórejských vedcov, ktorý ako prvý v histórii dokázal túto nepolapiteľnú vlnovú pascu zrealizovať.  Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Ako vedci chytili energiu do kremenného valca

Výskumníci z Pohang University of Science & Technology použili malé kremenné valce ako základ experimentu, ktorý mal overiť, či je možné vlny skutočne uväzniť. Manipuláciou s usporiadaním týchto valcov dokázali presne nastaviť, ako medzi sebou mechanické vlny interagujú. V jednom konkrétnom usporiadaní sa ukázalo, že vlna sa úplne uväznila v jednom valci a to bez akéhokoľvek úniku energie.

Pixabay

Tento jav, známy ako „polarization-protected BIC“, predstavuje fyzikálnu anomáliu, pri ktorej vlna zostáva uväznená, hoci by sa za normálnych okolností mala šíriť. V ich systéme dosiahli výskumníci Q-faktor vyšší než 1000, čo znamená len veľmi nízku stratu energie. Následne vedci prepojili niekoľko valcov do reťazca, pričom zistili, že vlna sa dokáže pohybovať systémom bez rozptylu, vďaka čomu vznikol tzv. flat band.

„Je to ako keby ste hodili kameň do pokojného jazera a vlny by zostali stáť na jednom mieste“ vysvetľuje hlavný výskumník Yeongtae Jang.

Prevrat pre budúcnosť technológií

Význam tohto objavu ďaleko presahuje hranice teórie. Dnešné technológie, od mikrovlniek cez reproduktory až po smart hodinky, používajú rezonátory, ktoré neustále strácajú energiu a vyžadujú nepretržitý prívod napájania. Ak by sa do takýchto zariadení implementoval princíp BIC alebo ešte lepšie – systém s „Bound Band in the Continuum“ (BBIC), kde viacero uväznených vĺn môže kolektívne prechádzať cez celý systém bez straty energie, mohli by sme vyrábať technológie, ktoré budú fungovať efektívnejšie a dlhšie

UoM-Morgan Hibberd

„Prelomili sme dlhodobú teoretickú bariéru. Zatiaľ je to len základný výskum, no jeho dôsledky môžu byť obrovské – od nízkoztrátových energetických zariadení až po nové generácie senzorov a signálnych technológií,“ dodáva jeden zo spoluautorov štúdie Junsuk Rho.

Čítajte viac z kategórie: Novinky