211service.com
Eerste demonstratie van tijdverhulling
Onzichtbaarheidsmantels zijn het resultaat van het nieuwe vermogen van natuurkundigen om elektromagnetische velden op extreme manieren te vervormen. Het idee is om licht rond een ruimtevolume te sturen, zodat alles in dit gebied in wezen onzichtbaar is.
Het effect heeft grote belangstelling gewekt. De eerste onzichtbaarheidsmantels werkten alleen bij microgolffrequenties, maar in slechts een paar jaar tijd hebben natuurkundigen manieren gevonden om mantels te maken die werken voor zichtbaar licht, voor geluid en voor oceaangolven. Ze hebben zelfs illusiemantels ontworpen die het ene object op het andere kunnen laten lijken.
Vandaag gaan Moti Fridman en vrienden van de Cornell University in Ithaca nog een stap verder. Deze jongens hebben een mantel ontworpen en gebouwd die gebeurtenissen in de tijd verbergt.
Tijdverhulling is mogelijk vanwege een soort dualiteit tussen ruimte en tijd in de elektromagnetische theorie. In het bijzonder is de diffractie van een lichtstraal in de ruimte wiskundig equivalent aan de tijdelijke voortplanting van licht door een dispersief medium. Met andere woorden, diffractie en dispersie zijn symmetrisch in ruimtetijd.
Dat leidt meteen tot een interessant idee. Net zoals het gemakkelijk is om een lens te maken die licht in de ruimte focust met behulp van diffractie, zo is het mogelijk om dispersie te gebruiken om een lens te maken die focust in de tijd.
Zo'n tijdlens kan bijvoorbeeld worden gemaakt met behulp van een elektro-optische modulator en heeft een verscheidenheid aan bekende eigenschappen. Deze tijdlens kan bijvoorbeeld in de tijd vergroten of comprimeren, zeggen Fridman en co.
Dit vergroten en comprimeren in de tijd is belangrijk.
De truc bij het bouwen van een tijdelijke mantel is om twee tijdlenzen in serie te plaatsen en er vervolgens een lichtstraal doorheen te sturen. De eerste comprimeert het licht in de tijd, terwijl de tweede het weer decomprimeert.
Maar dit laat een leemte achter. Voor een korte periode is er een soort gat in de tijd waarin geen enkele gebeurtenis wordt geregistreerd.
Dus voor een waarnemer lijkt het licht dat uit de tweede tijdlens komt onvervormd, alsof er geen gebeurtenis heeft plaatsgevonden.
In feite is de ruimte tussen de twee lenzen een soort ruimtelijk-temporele mantel die veranderingen die zich in korte tijd voordoen, verwijdert.
Het apparaat heeft enkele beperkingen. De Cornell-tijdmantel duurt slechts 110 nanoseconden - dat is niet lang. En Fridman en co zeggen dat het beste wat het kan bereiken 120 microseconden is.
Maar het is nog vroeg. Gezien de snelle ontwikkeling van ruimtelijke mantels, zou het een dappere man zijn die erop zou wedden dat dit het laatste woord zou zijn.
Fridman en vrienden hebben duidelijk van zichzelf een interessant speeltje gemaakt, maar ze onthouden zich bescheiden van speculatie over de toepassingen voor hun tijdmantel.
Dat is echter een taak die zeer geschikt is voor lezers van de Physics arXiv Blog. Als je suggesties hebt, laat ze dan hier achter.
Referentie: arxiv.org/abs/1107.2062 : Demonstratie van tijdelijke verhulling