​Пирамида Хеопса может концентрировать электромагнитную энергию во внутренних камерах и фокусировать ее в пространство под своим основанием. К такому выводу пришли ученые, воздействовавшие на пирамиду радиоволнами, чтобы исследовать ее резонансный электромагнитный отклик.

Результаты исследования физики планируют использовать при проектировании наночастиц, которые смогут воспроизводить подобные эффекты в оптическом диапазоне. Подобные наночастицы могут найти применение, например, при разработке сенсоров и эффективных солнечных элементов. Исследование опубликовано в Journal of Applied Physics. 

Египетские пирамиды окружены множеством мифов и легенд, но достоверной научной информации о некоторых их качествах мало. В новой работе физики решили изучить, как пирамида будет взаимодействовать с электромагнитными волнами соразмерной, то есть резонансной, длины. Расчеты показали, что в таком резонансном состоянии пирамида способна концентрировать электромагнитное поле, причем плотность энергии во внутренних камерах пирамиды может быть существенно повышенной. Также оказалось, что пирамида способна фокусировать радиоволны в пространстве под основанием, где располагается третья недостроенная камера.

Такие выводы ученым удалось сделать благодаря численному моделированию и аналитическим методам физики. Сначала группа ученых из Университета ИТМО и Лазерного центра Ганновера (Германия) оценила, что резонансными для пирамиды будут радиоволны с диапазоном длин от 200 до 600 метров. Затем они смоделировали электромагнитный отклик пирамиды и рассчитали сечение экстинкции - долю энергии падающих волн, которую пирамида может рассеивать и поглощать в резонансных условиях. Затем для этих же условий ученые получили распределения электромагнитных полей внутри пирамиды.

"Учитывая большой интерес к египетским пирамидам, мы решили взглянуть на Великую пирамиду (другое название пирамиды Хеопса - Великая пирамида Гизы, - прим. Indicator.Ru) как на частицу, резонансно рассеивающую радиоволны, - рассказывает один из авторов статьи Андрей Евлюхин. - Из-за недостатка сведений о физических свойствах пирамиды нам пришлось использовать некоторые допущения. Например, мы считали, что никаких неизвестных полостей в ней нет, а материал, из которого она сделана, однородно распределен в ее объеме и имеет свойства обычного известняка".

Чтобы объяснить полученные результаты, ученые провели мультипольный анализ. В физике этот метод применяют для того, чтобы изучить, как сложный объект взаимодействует с электромагнитным полем. Объект, рассеивающий поле, при этом заменяется на множество более простых источников излучения - мультиполей. Совокупность излучения мультиполей дает такую же картину, как рассеяние поля целым объектом. Поэтому, зная тип каждого мультиполя, можно предсказать и объяснить распределение и конфигурацию рассеянных полей в системе.
163aab02c3e945a85fc9179178504a5ebc575d4e
Физики обратили внимание на пирамиду Хеопса при изучении особенностей взаимодействия света с диэлектрическими наночастицами. То, как наночастицы рассеивают свет, зависит от их размера, формы и показателя преломления материала, из которого они состоят. Варьируя эти параметры, можно определить резонансные режимы рассеяния и использовать их при разработке устройств для управления потоками света на наноуровне.

Теперь ученые планируют использовать полученные результаты, чтобы воссоздать похожие эффекты на наномасштабе. "Подобрав материал с подходящими электромагнитными свойствами, можно получить наночастицы пирамидальной формы, перспективные для практического применения в разработке наносенсоров и эффективных элементов для солнечной энергетики", - делится планами соавтор работы Полина Капитанова из Университета ИТМО.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (РНФ).

Похожие новости

  • 14/10/2017

    Российские ученые разработали компактный детектор фотонов

    ​Сотрудники Московского педагогического государственного университета создали компактную микросхему, которая детектирует одиночные фотоны - кванты света - и определяет состав света. Такие детекторы могут применяться в медицине и в системах безопасности.
    476
  • 28/09/2018

    Физики обнаружили новый механизм генерации звука в жидкой комплексной плазме

    ​Физики из МГТУ имени Н.Э. Баумана совместно с российскими и зарубежными коллегами впервые исследовали термоакустическую неустойчивость, приводящую к генерации звука в жидкой комплексной плазме. Результаты показывают, что это новая неустойчивость в комплексной плазме, и аналогичные неустойчивости могут существовать во многих открытых и химически реактивных системах.
    128
  • 20/06/2018

    Ученые объяснили формирование суперземель

    ​Российские ученые проанализировали эволюцию молодых звезд и выяснили, как формируются планеты на ранних стадиях. Это поможет изучать процессы, происходящие при образовании экзопланет, что позволит лучше понять структуру и строение космических тел, находящихся в том числе и в Солнечной системе.
    291
  • 20/08/2018

    Учеными созданы железные спирали тоньше человеческого волоса

    ​Исследователи СПбГУ смогли синтезировать микроспирали соединений железа диаметром около 12 микрон - почти в десять раз тоньше человеческого волоса. Их можно будет использовать, например, для создания сенсоров с высокой чувствительностью, а также в качестве миниатюрных электромагнитов или индукторов.
    176
  • 04/08/2017

    Новосибирские ученые исследуют новые типы волоконных лазеров для линий связи

    Ученые НГУ, выигравшие грант Российского научного фонда (РНФ), намерены создать новый тип волоконных лазеров для высокоскоростных линий связи. Успешная реализация проекта позволит применить разработанные лазеры в качестве задающих источников информационного сигнала в телекоммуникационных системах на основе суперканалов.
    1009
  • 23/06/2018

    Российские ученые нашли вещество, ослабляющее защиту раковых клеток

    ​Российские молекулярные биологи открыли вещество, способное "отключать" белки, мешающие химиотерапии убивать раковые клетки, и успешно проверили его работу на культурах рака прямой кишки.
    393
  • 25/04/2018

    Наночастицы помогут разглядеть белки при экстремально высоких температурах

    ​Российские ученые создали многофункциональное наноустройство из диэлектрических наночастиц на металлической подложке. С его помощью можно определять температуру и состояние окружающих молекул.
    279
  • 17/01/2018

    Разработка ученых обещает прорыв в солнечной энергетике

    ​Группа ученых из России, Германии и Белоруссии создала новый материал, который сулит прорыв в солнечной энергетике, а также разработке новых биологических систем.  Руководитель этого исследования Екатерина Скорб приехала в Санкт-Петербургский университет ИТМО из знаменитого Гарварда, где два года работала у самого цитируемого в мире химика Джорджа Вайтсада.
    368
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1346
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    840