Миражи в оптическом спектре отлично известны как прекрасное и загадочное явление, зарождающееся в атмосфере Земли. Всем известны примеры миражей в пустыне - когда утомленный путник лицезреет на земле нечто схожее на воду. Ну и на раскаленном асфальте тоже время от времени можно следить ненастоящие лужицы.
Основная причина появления миражей - мощная неоднородность воздуха из-за различного прогрева его слоев. Распространение лучей в таковой среде далековато от прямолинейного (чрезвычайно сильно различаются характеристики преломления разных слоев воздуха), и в итоге наблюдающий совместно (либо заместо) отдалённого объекта лицезреет его мнимое изображение, смещённое относительно оригинала.
Как оказывается, миражи можно следить не только лишь в оптике, да и в рентгеновском спектре.
В первый раз это удалось сделать интернациональной группе ученых, в которую вошли сотрудники Столичного муниципального института. Данная публикация вышла в июне в журнальчике Nature Commanications.
В первый раз следить мираж в рентгеновском спектре диапазона ученым удалось при исследовании параметров рентгеновского лазера.
Всем известны оптические лазеры (к примеру, лазерная указка либо оформление свето-музыкальных шок). Но усиление излучения (а лазер представляет собой ничто другое, как квантовый генератор, ибо слово LASER - акроним light amplification by stimulated emission of radiation (усиление света средством принужденного излучения) может происходить не только лишь в оптическом спектре. Мысль рентгеновских лазеров существует уже много лет. В первый раз она была обусловлена в 1973 году на кафедре общей физики и волновых действий физфака тогдашним ректором МГУ Ремом Хохловым. А в 1981 году о способности сотворения рентгеновских лазеров с ядерной накачкой заявили америкосы, и на данной для нас базе разработали свою известную космическую програмку «Звездных войн».
На данный момент рентгеновские лазеры уже вовсю работают не на войну, а на науку, и традиции, заложенные 40 лет на физфаке МГУ, продолжают жить.
Российские физики, обнаружив мираж в рентгеновском спектре, произвели поиск физических основ явления, в итоге чего же им удалось не только лишь найти условия, нужные для формирования в рентгеновском лазере миражей, да и в первый раз создать теорию их появления.
«Мы выстроили общую теорию миража, и, как мы осознаем, в оптике ее ранее не было - имелось лишь высококачественное объяснение», заявил один из создателей работы, доцент кафедры общей физики и волновых действий физического факультета МГУ Сергей Магницкий.
Работая с рентгеновским лазером, исследователи следили чередование черных и светлых колец - интерференционную картину рентгеновских лучей от 2-ух когерентных источников. Явление было необыкновенным, ведь в лазере источник (генератор) излучения, вообщем говоря, один. «Происхождение этих колец было только странноватым, и на 1-ый взор, совсем необъяснимым», - ведает Магницкий. Но скоро удалось разобраться в этом явлении и разъяснить его природу, в том числе математически.
В обыденных средах показатель преломления для рентгеновского излучения чрезвычайно не много различается от единицы.
По данной причине до этого времени, невзирая на наиболее чем столетнюю историю широчайшего внедрения рентгеновского излучения, миражей в этом спектре не наблюдалось.
Возникновение массивных лазерных установок вполне изменило ситуацию, потому что позволило создавать новейшую среду - плазму с электронной плотностью, превосходящей 1019см-3, где рефракция рентгеновского излучения (рефракция - преломление рентгеновских лучей - в таковой среде возникает, так как в ней возможны мощные неоднородности электронной плотности; на самом деле лишь к подобного рода неоднородностям рентгеновские лучи и «чувствительны») играет огромную роль. К таковым средам относятся, к примеру, активные среды рентгеновских лазеров.
Для описания наблюдаемого парадокса, ученым удалось создать всепригодный метод - они вывели уравнение, при помощи которого математически можно обрисовать не только лишь рентгеновский, да и хоть какой иной мираж.
Для расчета распространения рентгеновских лучей в плазме ученые МГУ изобрели особый подход, где учитывались ее гидродинамические характеристики. Они проявили, что в плазме создается 2-ой, мнимый, источник излучения, который агрессивно связан по фазе с генератором - другими словами, когерентен с ним. Взаимодействие излучения этих источников приводит к образованию интерференционной картины - на самом деле миража, но с новеньким отличительным свойством - когерентностью.
По словам Сергея Магницкого, результаты работы можно далее развивать в 2-ух увлекательных практических направлениях. Во-1-х, это рентгеновские голограммы, которые реализуемы из-за появления в плазме 2-ух когерентных рентгеновских источников. При этом, изображения объектов могут быть получены с чрезвычайно высочайшим разрешением порядка 10 нм. «В этом направлении мы уже активно работаем», - говорит ученый. Во-2-х, это так именуемый клоукинг - особые покрытия, при помощи которых объекты делают невидимыми. «В оптике тут достигнуты определенные успехи, - ведает Магницкий. - Сейчас представьте, что в оптическом спектре все готово, достигнута невидимость каких-либо вещей.
Но ежели применять рентгеновский источник излучения, то они все сходу станут видны.
Ранее казалось, что клоукинг тут неосуществим, так как эффект от него - на самом деле разновидность миража, а рентгеновских миражей никто до нас не следил. Наши результаты открывают возможность хотя бы начать мыслить о таковых покрытиях, которые бы сделали объекты невидимыми и в рентгене». «Но клоукинг в рентгене - это перспектива очень дальнего будущего», - добавляет ученый.