Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje
Dodatkowy u góry

Fizycy zwodzeni przez widma

W pewnych warunkach obiekty znacznie różniące się kształtem mogą dla obserwatora wyglądać tak samo. Okazuje się bowiem, że widma fal rozchodzących się w różnych układach po rozproszeniu mogą być bliźniaczo podobne. To dziwne zjawisko opisali warszawscy fizycy.

Wyniki badań nad rozpraszaniem promieniowania w przyszłości mogą znaleźć zastosowania w akustyce, przy projektowaniu sal koncertowych i tłumieniu hałasu, w elektronice i telekomunikacji, a nawet w technice wojskowej.

"Rozpraszanie fal to zjawisko o fundamentalnym znaczeniu. Dzięki rozpraszaniu światła w ogóle widzimy, a dzięki rozpraszaniu fal akustycznych słyszymy otaczający na świat. Sonary do badania dna morskiego i radary śledzące ruch samolotów nie mogłyby działać, gdyby nie rozpraszanie ultradźwięków i mikrofal. Badania naukowców z Instytutu Fizyki PAN i Centrum Fizyki Teoretycznej PAN udowadniają jednak, że to, co obserwujemy dzięki rozpraszaniu, nie zawsze musi być łatwe do interpretacji" - poinformowali przedstawiciele IF PAN w komunikacie. Badania opisano w prestiżowym czasopiśmie „Physical Review Letters”.

Warszawscy fizycy wykazali, że dwie różne struktury tzw. sieci falowodowych - a więc struktur, w których rozchodzą się fale - mogą w identyczny sposób rozpraszać promieniowanie mikrofalowe. "W przepięknie prostym doświadczeniu z użyciem mikrofal zademonstrowaliśmy, jak w pewnych warunkach dwa obiekty znacznie różniące się kształtem mogą dla mierzącego je obserwatora wyglądać tak samo" - mówi prof. Leszek Sirko z IF PAN.

Naukowcy z IF PAN i CFT PAN zanalizowali - najpierw w teorii - zachowanie dwóch, geometrycznie różnych układów - tzw. grafów. Kształt jednego z nich to pętla, przypominająca literę O, a drugiego struktura podobna do litery H. „Oba grafy miały taką samą długość całkowitą. Dowiedliśmy matematycznie, że mimo różnic w kształcie i właściwościach, oba grafy będą rozpraszały promieniowanie w identyczny sposób” - mówi prof. Marek Kuś z CFT PAN.

Przewidywania sprawdzono następnie w IF PAN w doświadczeniach z użyciem mikrofal. Podczas eksperymentu mierzono, jak układy - dwie sieci falowodowe o kształtach liter O i H - rozpraszają promieniowanie mikrofalowe w szerokim zakresie częstotliwości. W dwóch miejscach dostarczano do każdego z układów fale mikrofalowe i w tych samych punktach mierzono, jak się rozpraszają.

„W wyniku pomiarów otrzymywaliśmy widma rozpraszania mikrofal. Mimo ewidentnych różnic w kształcie grafów i nieuniknionemu w rzeczywistych układach pochłanianiu mikrofal w falowodach, widma obu układów idealnie pokrywały się, zgodnie z przewidywaniami. Były nieodróżnialne!” - mówi prof. Sirko.

Badania nad rozpraszaniem w grafach, prowadzone w IF PAN i CFT PAN, mają ogromne znaczenie dla tzw. analizy spektralnej, będącej jednym z fundamentów współczesnej matematyki i fizyki. Badania te mają charakter poznawczy, ale także znaczenie praktyczne - analiza rozpraszania jest wykorzystywane we wszystkich typach pomiarów i zastosowaniach przemysłowych. Teraz okazuje się, że pewne wyniki mogą prowadzić do błędnych wniosków co do struktury badanego układu. „To trochę tak, jakbyśmy w czasie badań okulistycznych bardzo dokładnie widzieli literę O tam, gdzie w rzeczywistości jest H” - mówi prof. Sirko.

"To rodzi pytanie typu ontologicznego: co to znaczy poznawanie rzeczywistości? W jaki sposób mamy poznać rzeczywistość skoro, jak widzimy, sama natura maskuje nam poznawanie tej rzeczywistości? Bo w naszym doświadczeniu to, co odbieramy z dwóch różnych układów, jest dokładnie takie samo" - zastanawia się prof. Sirko.

Jak wyjaśniono w komunikacie IF PAN, poruszone problemy wywodzą się z pytania zadanego prawie 50 lat temu przez polskiego matematyka, Marka Kaca. Czy na podstawie samego dźwięku można rozpoznać kształt wydającego go bębna? Okazuje się, że nie. W latach 90. wykazano, że bębny o tej samej powierzchni membrany i takim samym obwodzie, lecz o różnych kształtach membran, mogą brzmieć identycznie. Fizycy udowodnili teraz, że podobne zjawisko zachodzi też w przypadku fal elektromagnetycznych - układy dwuwymiarowe o różnych kształtach geometrycznych mogą mieć to samo widmo energetyczne.

Badania sfinansowano ze środków publicznych, w tym z grantu Narodowego Centrum Nauki.  

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl



Tagi: rozpraszanie, promieniowanie, fala, widmo, mikrolafe, ultradźwięki, lab, laboratorim
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Budujemy dom na Marsie
23-03-2017

Budujemy dom na Marsie

Budowa konstrukcji umożliwiających mieszkanie i pracę na Księżycu czy Marsie byłaby bardzo ryzykowna, skomplikowana i droga.

Polsko-Norweska Współpraca Badawcza
22-03-2017

Polsko-Norweska Współpraca Badawcza

Od 12 kwietnia 2017 r. w trybie ciągłym prowadzony będzie nabór wniosków w ramach działań bilateralnych w Funduszu Współpracy Dwustronnej Polsko-Norweskiej Współpracy Badawczej.

Informacje dnia: Fikcyjna ekspert redaktorem pism naukowych Bioodpady do produkcji chemikaliów przemysłowych Linie przewodzące prąd cieńsze od włosa Czarny diament zwiększa wydajność energii słonecznej Nowy biomimetyczny klej wiążący nawet pod wodą Budujemy dom na Marsie Fikcyjna ekspert redaktorem pism naukowych Bioodpady do produkcji chemikaliów przemysłowych Linie przewodzące prąd cieńsze od włosa Czarny diament zwiększa wydajność energii słonecznej Nowy biomimetyczny klej wiążący nawet pod wodą Budujemy dom na Marsie Fikcyjna ekspert redaktorem pism naukowych Bioodpady do produkcji chemikaliów przemysłowych Linie przewodzące prąd cieńsze od włosa Czarny diament zwiększa wydajność energii słonecznej Nowy biomimetyczny klej wiążący nawet pod wodą Budujemy dom na Marsie

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 Mlodym Okiem Nanotechnologia Lodz Genomica SYMBIOZA 2017 Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab