Odbicia towarzyszą nam na co dzień, choćby w momencie, gdy spoglądamy w lustro lub obserwujemy morskie fale uderzające w falochron. Odbicia czasu funkcjonują natomiast zupełnie inaczej. Aby je zrozumieć, musimy nieco przekształcić to, jak zachowuje się fala oraz ośrodek, przez który się ona przemieszcza.
Jak wyjaśniają autorzy publikacji zamieszczonej na łamach Nature Physics, w czasie eksperymentów zmienili oni stałą dielektryczną metamateriału. Pozwoliło to na przeniesienie odbitych w czasie fal elektromagnetycznych. Sygnał przenoszony przez owe fale uległ odwróceniu kolejności oraz wydłużeniu częstotliwości.
Ich dokonania są istotne z co najmniej dwóch powodów: po pierwsze, udało się potwierdzić to, o czym fizycy teoretyzowali już kilkadziesiąt lat temu. Z praktycznych korzyści można natomiast wymienić większą kontrolę nad sposobem interakcji fal i materii. W długofalowej perspektywie stwarza to możliwość zastąpienia elektryczności światłem w świecie komputerów, co powinno przełożyć się na wzrost ich wydajności oraz poprawę bezprzewodowej komunikacji.
Odbicia czasu były rozważane teoretycznie już kilkadziesiąt lat temu. Niedawno udało się wykonać ich pierwsze pomiary
O ile zmiana częstotliwości będąca konsekwencją odbić czasu jest stosunkowo jasna, tak odwrócenie fali w czasie sprawia nieco więcej problemów. W pierwszym przypadku mówimy o zmianie długości fal, co można porównać na przykład do przesunięcia ku czerwieni obserwowanego w odległych galaktykach. Samo zjawisko odbicia wiąże się z kryształami czasu. Te ostatnie cechują się obecnością struktur, w których wzory powtarzają się w czasie. Problem w tym, że odbicie czasu wymaga zmiany właściwości ośrodka z częstotliwością ponad dwukrotnie większą niż częstotliwość fali. A to prowadzi do komplikacji.
Czytaj też: “Zupełnie nowa fizyka”. To zasługa izotopu azotu, który istnieje krócej niż mgnienie oka
Jak wyjaśnia jeden z członków zespołu badawczego, Gengyu Xu, istotną przeszkodą stojącą na drodze do mierzenia odbić czasu było do tej pory błędne przekonanie, że będzie to wymagało dużych ilości energii. Zmiana właściwości ośrodka odpowiednio szybko, równomiernie i z wystarczającym kontrastem była wielkim wyzwaniem ze względu na to, jak szybko zachodzą oscylacje sygnałów elektromagnetycznych. Korzystając z metamateriałów udało się uniknąć tych problemów, dokonując pierwszych pomiarów odbić czasu oraz związanych z nimi zakłóceń. Kolejny etap badań powinien dostarczyć jeszcze więcej informacji na temat praktycznych zastosowań takiej technologii. Korzyści mogą być naprawdę nieocenione.
