Антилуч: Броня от лазера
Покрытие, разработанное группой ученых под руководством Симин Фенг (Simin Feng), пока существует только в теории, однако в самом ближайшем времени ученые планируют приступить к созданию первых опытных образцов. «Противолазерная броня» будет состоять из трех слоев метаматериалов, упакованных специальным образом. По заверениям разработчиков, покрытие будет представлять из себя достаточно тонкую и легкую ленту, которую можно будет легко наклеивать на нужные участки корпуса.
Метаматериалы — это композиты, свойства которых определяются не столько индивидуальными физическими свойствами отдельных компонентов, сколько структурой их организации. И свойства метаматериалов, как правило, весьма необычны. Некоторые из них могут заставить свет огибать спрятанный в центре объект, создавая некое подобие «шапки-невидимки» — правда, только на определенных длинах волн. Существует также целый класс метаматериалов, обладающих отрицательным показателем преломления — именно он и будет задействован американскими учеными для создания «лазерного щита».
Как известно, скорость распространения электромагнитных волн зависит от свойств среды, через которую они двигаются, из-за чего на границах различных сред происходит преломление лучей — вроде несовпадения «надводной» и «подводной» части соломинки, опущенной в стакан с водой. Быстрее всего свет распространяется в вакууме, и показатель преломления говорит о том, во сколько раз скорость распространения электромагнитного излучения в данной среде меньше этой величины. Показатель преломления вакуума равен 1, что следует из его определения. У всех остальных сред этот показатель больше — так, например, показатель преломления обыкновенного стекла равен 1,5: и это означает, что в нем свет распространяется в 1,5 раза медленнее, чем в вакууме. Так вот, некоторые метаматериалы обладают отрицательным показателем преломления. В природе таких сред не существует.
В итоге для абсолютно всех естественных сред лучи падающего и преломленного света находятся по разные стороны от перпендикуляра, пересекающего границу раздела двух сред под прямым углом в точке преломления луча (это только на словах страшно, на самом деле выглядит все очень просто — см. иллюстрацию слева). Однако метаматериалы с отрицательным показателем преломления игнорируют это правило. Они создают парадоксальную, на первый взгляд, ситуацию, когда лучи падающего и отраженного света находятся по одну сторону от перпендикуляра. А теперь представим, что будет с лучом света, если он претерпит несколько последовательных преломлений в «бутерброде» из нескольких таких слоев... Правильно: он попросту развернется в обратном направлении. Именно на этом принципе будет работать слоеная «антилазерная броня».
Слоеное покрытие из метаматериалов с отрицательным коэффициентом преломления будет запросто отражать лазерные лучи, способные в секунду разрезать пополам обыкновенный корабль, — утверждают разработчики. Правда, остается открытым вопрос: будет ли кто-нибудь стрелять по военным кораблям из лазерных установок? Пока для этой цели применяются снаряды и пушки, и не без успеха. Читайте, к примеру, нашу статью «Королевский калибр».
По публикации News in Science