Fizikçiler, telefonunuzu odanın her yerinden şarj etmek için bir ‘anti-lazer’ geliştirdiler
Bilim adamları, “anti-lazer” dedikleri bilimkurgu benzeri bir cihaz sayesinde, herhangi bir odaya mükemmel bir şekilde enerji yaymanın bir yolunu buldular.
Fikir basit: Tıpkı bir lazerin düzenli ve düzenli bir sırayla ışık parçacıkları veya fotonlar yayması gibi, bir anti-lazer fotonları ters sırada birbiri ardına emer.
Araştırmacılar uzun zamandır böyle bir cihazın kabloları ve şarj kablolarını geçmişte bırakarak, insanların bir odadan bir dizüstü bilgisayara veya telefona görünmez bir şekilde enerji ışınlamasına ve prize takmadan onu çalıştırmasına izin verebileceğini düşünüyor.
Ancak temel anti-lazerler daha önce test edilmiş olan gerçek dünya, laboratuvardaki sabit bir alıcıya doğrultulan bir lazer kadar düzgün ve düzenli değildir. Elektronikler hareket ediyor, nesneler araya giriyor, duvarlar enerjiyi beklenmedik şekillerde yansıtıyor.
Bu deneyde gösterilen yeni anti-lazer tüm bunları açıklıyor ve öngörülemeyen bir düzende bir alanın etrafına dağılmış enerjiyi ve gönderilen gücün %99.996’sını alıyor.
Kullandıkları yöntemin resmi terimi “tutarlı mükemmel soğurma” (CPA) ‘dır. CPA, odaya güç göndermek için bir makine ve onu tekrar emmek için başka bir makine (“anti-lazer”) kullanır.
Araştırmacılar, Nature Communications dergisinde 17 Kasım’da yayınlanan bir makalede, geçmişteki CPA deneylerinin heyecan vericiydi ancak temel bir sınırlaması vardı: zamanın yönü.
Deneyler yalnızca, günlük yaşamımızda nadiren var olan, zamanın ileri kadar kolay geri akabildiği durumlarda işe yaradı.
Bir lazer işaretçisi fotonları birbiri ardına çeken ve onları yutan bir alıcıya çeken bir anti-lazer kurulumunun en basit modeli, hareketinin bir kasetini ileriye veya geriye doğru oynatsanız da temelde aynı görünecektir: Foton bir cihazdan çıkar, uzayda dolaşır ve diğer cihaza girer.
Bunun gibi düzenlerin, fizik açısından, “zamanın tersine çevrilmesi simetrisine” sahip olduğu söylenir. Zaman-tersine çevrilmiş simetri yalnızca çok fazla entropi olmayan sistemlerde veya sistemlerin doğal düzensizliğe inme eğiliminde ortaya çıkar.
Şimdiye kadar, en karmaşık CPA deneyleri bile zamanı tersine çevirme simetrisine sahipti. Bazıları bir alıcıyı hedef alan lazer işaretleyiciden daha karmaşıktı. Ancak karmaşık projeler bile, süreç tersine çevrilebilecek şekilde kurulursa bu simetriye sahiptir.
İşte karmaşık bir olayın zamanı tersine çevirme simetrik olabileceğine dair bir örnek: Bir hobicinin düzgün bir şekilde organize edilmiş bir çantadan Lego parçalarını topladığı ve bunları bir Eyfel Kulesi modeli oluşturmak için kullandığı bir video kasedi hayal edin.
Sonuç karmaşık görünebilir, ancak kaset her parçanın nereye gittiğini kaydedin, bu yüzden kaseti geriye doğru çalmak hobiye parçaları ayırıp yeniden organize ettiğini gösterir.
Ancak bu yeni çalışma için, araştırmacılar manyetik alanları kullanarak fotonları o kadar agresif bir şekilde salladılar ki, zamanın tersine çevrilmesi simetrisi kayboldu.
Gücü aktarma süreci – fotonları çekmek – çorba karıştırmak gibiydi: Geriye doğru işlemiyor. (Çorbayı karıştırmaya çalıştığınızı düşünün.) Ancak cihaz yine de gücü alıyordu.
Araştırmacılar makalelerinde yazdıkları yazıda, “CPA kavramının ‘zamanı tersine çeviren lazer’ olarak ilk anlayışının çok ötesine geçtiğini kanıtlıyor ve bir gün gerçek dünyada pratik uygulamaları olabileceğini öne sürüyor.
Bunun nedeni, gerçek dünyanın zamanla tersine çevrilebilen bir laboratuvar deneyi kadar düzenli olmamasıdır. Dağınık ve öngörülemezdir ve uzun vadede asla zamanı geri alınamaz. CPA’nın bu zorlu koşullarda çalışması için, bununla başa çıkabilmesi gerekir.
Araştırmacılar, her ikisi de mikrodalga enerjisi kullanarak bu zamanın tersine çevrilmiş CPA’sını iki deneysel düzende çıkardı . İlki, fotonların bir alıcıya ulaşmak için gezinmek zorunda olduğu tellerden oluşan bir “labirent” idi. İkincisi, ortasında bir alıcı bulunan küçük, düzensiz bir “pirinç boşluk” idi, fotonlar boşluktaki açık alanı saçtıktan ve geçtikten sonra ulaştı.
Bunu başarmak için, araştırmacılar farklı özelliklere sahip mikrodalgalar yaydılar ve hangi frekans, genlik ve faz kombinasyonunun (herhangi bir elektromanyetik dalganın üç özelliği), manyetik alanlardan geçtikten sonra bile alıcıya inip soğurulma olasılığının en yüksek olduğunu test ettiler ve labirent veya düzensiz açık alan.
Her durumda, mikrodalgaların çoğunun emilmesine neden olan ideal bir mikrodalga yayıcı “ayarını” belirlediler (labirentte %99,999, açık alanda %99,996). Gerçek dünya uygulamalarında (oturma odanız gibi), yayıcı, fotonları alıcısına aktarmak için farklı frekansları, genlikleri ve fazları test edip yeniden test ederdi.
Bu teknolojinin üç ana potansiyel uygulaması vardır. Araştırmacılar, birincisinin uzaktan kablosuz enerji aktarımı olduğunu yazdı. (Dizüstü bilgisayarınızı fişe takmaya elveda.) Bir diğeri, fotonların saçıldığı herhangi bir odadaki ince değişiklikleri algılayabilen bir algılama cihazıdır. (Davetsiz misafirin bir odadan geçtiğini hissedebilen bir güvenlik kamerası hayal edin.)
Üçüncüsü, bilgileri gizli bir alıcıya güvenli bir şekilde aktarabilen bir mesajlaşma sistemidir; CPA üzerinden gönderilen sinyaller, verileri şifrelemek için sürekli değişen ayar numaralarını bir tür parola olarak kullanabilir. Yalnızca alıcı veya alıcının anlık davranışını tam olarak bilen biri mesajın şifresini çözebilir.
Bu tür gerçek dünya kullanımları hala çok uzak. Ancak araştırmacılar, bu deney bunların en azından mümkün olduğunu gösteriyor.