Strona główna Aktualności
Przyroda

Fizycy zwodzeni przez widma

03.08.2012 Przyroda, Nauki ścisłe

Foto: Fotolia

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 przesłanym PAP 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 w rozmowie z PAP 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.

PAP - Nauka w Polsce

 

lt/ ula/

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 3
Skomentuj Zobacz wszystkie   Dyskutuj na forum

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

"Żądła rządzą". I niech tak lepiej zostanie "Żądła rządzą". I niech tak lepiej zostanie

Jako dziennikarz agencyjny (przyzwyczajony, że dowolnie duży przekaz ma się zmieścić w pięciu akapitach) - czuję mrowienie na plecach, biorąc do ręki książkę o niepozornych trzmielach, liczącą ponad trzysta stron. Ale te trzysta stron czyta się jednym tchem.

Więcej

Myśl na dziś

Każde twierdzenie filozofa daje się zbić z taką samą łatwością, z jaką można go dowieść, nie wykluczając powyższego twierdzenia.
Pitagoras

Nasz blog

Przełamując efekt Matyldy Przełamując efekt Matyldy

Maria Skłodowska-Curie czy Katherine G. Johnson to kobiety nauki, które odniosły sukces, przełamały społeczną nieufność, zdobyły zasłużone laury, a ostatnio "upomniało się" o nie kino. Jednak tych, których wybitne dokonania naukowe długo pozostawały w cieniu i wciąż są mało znane jest wiele. Cecilia Payne-Gaposchkin, Jocelyn Bell Burnell czy Trottula, to tylko niektóre z nich.

Więcej

Tagi

-->