18:28 2022-05-23
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Oprirea unui val pe urmele lui
_ Oprirea unui val pe urmele sale
Ideile topologice au ocupat recent centrul electromagneticului modern. Sistemele fotonice topologice tipice se bazează pe materiale non-reciproce, o clasă de materiale care permite interacțiuni asimetrice lumină-materie. În special, platformele nereciproce pot suporta canale unidirecționale care permit propagarea într-o direcție dată a spațiului - să spunem de la stânga la dreapta, dar nu invers. Astfel de ghidaje unidirecționale sunt de o importanță esențială în sistemele optice, deoarece proiectele lor modulare implică interacțiuni unidirecționale care necesită izolarea optică a diferitelor module.
Chiar dacă proprietățile topologice ale unui material sunt înrădăcinate în concepte matematice abstracte , pot fi distilate într-un mod simplu fizic. Luați în considerare problema interfeței unui număr de materiale diferite nereciproce - să spunem cinci, de exemplu, la un punct de joncțiune, ca felii de plăcintă. Toate materialele operează într-o bandă interzisă de frecvență în care nu suportă propagarea în regiunile lor de masă. Cu toate acestea, fiecare dintre interfețe poate suporta un anumit număr de stări de margine unidirecționale, care se pot propaga fie spre punctul de joncțiune, fie departe de acesta.
A afirma că un sistem este topologic este un mod sofisticat de a spune că, în situația descrisă a materialelor interfațate în formă de plăcintă, este imposibil să se conceapă o construcție în care numărul de canale de radiație de intrare diferă de numărul de canale de ieșire. Cu alte cuvinte, în sistemele topologice există forțat un echilibru între numărul de canale de intrare și numărul de canale de ieșire, analog cu conservarea curentului în legile circuitelor lui Kirchhoff. De fapt, dacă numărul de canale de intrare și de ieșire ar putea fi diferit, atunci ar fi posibil să se conceapă o excitație care să transfere continuu energie de la o sursă la punctul de joncțiune. Într-o astfel de situație, un echilibru termodinamic poate fi atins numai dacă energia care ajunge la joncțiune este disipată sub formă de căldură.
Acum, așa cum se raportează în Advanced Photonics, cercetătorii au arătat că un astfel de scenariu artificial poate fi într-adevăr observate în sistemele fizice realiste. Ei explorează faptul că sistemele nereciproce cu o simetrie de translație continuă au o topologie prost definită. Ei demonstrează că, contrar credinței comune, o joncțiune de materiale non-reciproce nu este neapărat legată de nicio constrângere de echilibrare a numărului de canale de intrare/ieșire.
Echipa a verificat experimental că, prin împerecherea a două ghiduri de undă, unul cu o topologie prost definită și alta cu o topologie bine definită, este posibil să se oprească imediat un mod de margine la joncțiunea dintre ghidurile de undă, creând o singularitate topologică. Valul este oprit pe drumul său la singularitate, care poate fi reprezentată ca un absorbant de energie în care toată energia primită este concentrată și în cele din urmă disipată într-un singur punct din spațiu. Aceste evoluții interesante sugerează o nouă modalitate de a realiza singularități topologice care prezintă fenomene de unde extreme. Acest lucru poate fi util pentru recoltarea de energie și pentru a îmbunătăți efectele neliniare.
Comentarii:
Adauga Comentariu