Ученые синтезировали световые волны, которые могут пройти через вещество
Особую форму световых лучей, которые способны проникнуть сквозь непрозрачную среду научились задавать ученые из университетов Нидерландов и Австрии, 14 апреля сообщает сайт новостей о науке Phys.org.
Врачи больницах используют рентгеновские лучи для того, чтобы заглянуть внутрь тела — они имеют более короткую длину волны и поэтому могут проникать через нашу кожу. Но то, как световая волна видимого спектра проникает в объект, зависит от длины и формы волны.
Команда ученых под руководством Стефана Роттера из Института теоретической физики в Вене воплотила в эксперименте идею «инвариантных к рассеянию световых волн», которые могут быть использованы для специализированного изучения внутренней структуры объектов.
Волны на водной глади могут принимать бесконечное число различных форм — и подобным же образом световые волны могут также принимать бесчисленное множество различных форм.
«Каждая из этих форм световых волн изменяется и отклоняется очень специфическим образом, когда вы посылаете его через неупорядоченную среду», — объяснил Роттер.
Ученые осветили очень специфическими световыми волнами кусок оксида цинка и измерили световой поток на детекторе позади него. Из результатов эксперимента сделали вывод, как среда изменяет любую другую волну — можно точно рассчитать, какая волна изменяется этим слоем оксида цинка, а какая волна, не изменяется, как если бы в этом слое полностью отсутствовало рассеивание волн.
«Мы смогли показать, существует совершенно особый класс световых волн—так называемые „инвариантные к рассеянию световые модифицированные волны“, которые производят точно такую же волновую картину на детекторе, независимо от того, была ли световая волна только послана через воздух или она должна была проникнуть через сложный слой оксида цинка. В эксперименте мы видим, что оксид цинка на самом деле вообще не меняет форму этих световых волн—они просто становятся немного слабее, то есть менее интенсивными», — заявил Роттер.
Ученые могут из бесчисленного количества возможных форм волны отобрать особые и редкие «инвариантные к рассеянию световые модифицированные волны», и даже объединив несколько таких волн снова получить инвариантную к рассеянию световую модифицированную волну.
«Для эксперимента мы выбрали в качестве примера рисунок созвездия Большой Медведицы. И действительно, удалось определить инвариантную к рассеянию волну, которая посылает на детектор изображение Большой Медведицы, независимо от того, рассеивается ли световая волна слоем оксида цинка или нет. Для детектора световой луч в обоих случаях выглядит почти одинаково», — написали в сообщении.
Ученые предполагают, что этот метод может быть использован для биологических экспериментов, например, когда вы хотите подсветить очень определенные точки, чтобы заглянуть глубоко внутрь клеток живого организма, а применение рентгеновского излучения нежелательно или не помогает.
Напомним, 8 ноября 1895 года Вильгельм Конрад Рентген открыл особый тип коротковолновых лучей, которые проходят через твердые тела, как лучи света через стекло. Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением (от ~10 эВ до нескольких МэВ).
