Elektromanyetik Dalgalarda 'Zaman Yansımaları' Görüldü!

Bilim insanları elektromanyetik dalgalarda "zaman yansımaları" görmeyi hayretle karşıladı. Bu, daha önce sadece var olduğu varsayılan büyüleyici bir olgu.

Bu etki, aynaya bakıp kendi sırtınızın yansımasını görmeye veya bir kaset geriye doğru oynatıldığında olduğu gibi, sesin tersten geldiği bir yankı duymaya benzetiliyor.

Bilim insanları uzun zamandır böyle bir etkinin var olduğunu varsayıyor. Fakat gözlemlenmesi zordu çünkü gerçekleşmesi için araştırmacıların bir malzemenin özelliklerini hızlı ve kayda değer ölçüde değiştirmesini gerektiriyordu.

Bilim insanları şimdi, özel bir malzeme kullanarak bunun gerçekleştiğini gözlemlediklerini belirtiyor. Bir metal şeridinden sinyaller gönderip fiziksel özelliklerinde hızlı bir değişikliği tetikleyen araştırmacılar, bu sinyallerin zaman içinde tersine döndüğünü gözlemledi.

Yeni makalenin yazarlarından, New York Şehir Üniversitesi (The City University of New York, CUNY) Yüksek Lisans Merkezi'nden Ordinaryüs Fizik Profesörü Andrea Alù yaptığı açıklamada "Bu beklenmedik olgunun ne kadar uzun zaman önce öngörüldüğü ve zaman yansıtmalı dalgaların uzay yansıtmalı dalgalara kıyasla ne kadar farklı davrandığı düşünülünce, bunu görmek gerçekten heyecan vericiydi" ifadelerini kullandı.

Sofistike bir metamalzeme tasarımı kullanarak, malzemenin özelliklerini zaman içinde aniden ve büyük bir kontrastla değiştirebileceğimiz koşulları elde ettik.

Görmeye alıştığımız yansımalar mekansal yansımalardır: Elektromanyetik ışık dalgaları aynalı bir yüzeye çarpar, seker, aynaları ve daha farklı cihazları kullanmamızı sağlayan etkiyi yaratır.

Bu mekansal yansımalar, dalgalar bir ayna gibi belirli bir sınıra çarptığında gerçekleşir. Fakat zaman yansımaları çeşitli şekillerde farklılık gösteriyor, örneğin dalganın geçtiği bütün ortam aynı anda değişiklik gösterince ortaya çıkıyorlar.

Bu olduğunda, dalganın bir kısmı zamanda çevrilir ve frekansı değişir. Bilim insanlarının yeni çalışmada gözlemlemeyi umdukları tam olarak bu etkiydi.

Araştırmacılar, keşfin kablosuz iletişim ve yeni küçük, düşük enerjili bilgisayarlar da dahil çeşitli pratik uygulamalara önayak olabileceğini umuyor. Daha önce, ortamı yeterince hızlı bir şekilde değiştirmek çok zor olduğu için bu uygulamaların mümkün olmayacağı düşünülüyordu.

Makalenin baş yazarlarından, CUNY'deki İleri Bilim Araştırma Merkezi'nden doktora sonrası araştırmacı Gengyu Xu yaptığı açıklamada, "Önceki çalışmalarda zaman yansımalarını önleyen kilit engel, zamansal bir arayüz oluşturmanın büyük miktarda enerji gerektireceği inancıydı" dedi.

Bir ortamın özelliklerinin elektromanyetik sinyallerin zamanda yansımasını sağlayacak kadar yeterli kontrastla, hızla ve eşit oranda değiştirmek çok zordur çünkü sinyaller çok hızlı salınır.

Fikrimiz, ana malzemenin özelliklerini değiştirmekten kaçınmak ve bunun yerine ek elementlerin hızlı değişimlerle aniden eklenebileceği veya çıkarılabileceği bir metamalzeme oluşturmaktı.

Bulguları açıklayan, "Observation of temporal reflection and broadband frequency translation at photonic time interfaces" (Fotonik zaman arayüzlerinde zamansal yansıma ve geniş bant frekans çevirisinin gözlemlenmesi) adlı makale, Nature Physics'te yayımlandı.