حل یک مشکل 100 ساله فیزیک

سيناپرس/ محققان موسسه پلي تکنيک فدرال لوزان (EPFL) پس از 100 سال، راه حلي براي يکي از محدوديت هاي بنيادي فيزيک کشف کرده اند که افق هاي جديدي بويژه در حوزه ارتباطات مخابراتي پيش روي محققان مي گشايد. سيستم هاي رزونانس و هدايت کننده موج (wave-guiding) در اکثر سيستم هاي نوري و الکترونيک وجود دارند و نقش آنها، ذخيره موقتي انرژي به شکل موج هاي الکترومغناطيس و سپس آزاد کردن آنهاست. براي بيش از 100 سال، اين سيستم ها با يک محدوديت بنيادي مواجه بودند: طول مدت زماني که يک موج مي توانست ذخيره شود، معکوس متناسب با پهناي باند آن بود. اين رابطه بدان معناست که ذخيره حجم زيادي از داده ها در سيستم هاي رزونانس يا هدايت کننده موج در طول يک دوره زماني طولاني غيرممکن است، چراکه افزايش پهناي باند باعث کاهش زمان و کيفيت ذخيره سازي مي شود. اين قانون نخستين بار در سال 1914 توسط کي. سي جانسون مطرح شد که براساس آن، يک رزوناتور (resonator) مي تواند يا براي مدت طولاني انرژي ذخيره سازي کند يا داراي پهناي باند وسيع باشد، اما نمي تواند هر دو را با هم داشته باشد. در اين شرايط، افزايش مدت زمان ذخيره سازي به معناي کاهش پهناي باند و برعکس است. در پهناي باند کم، طيف محدودي از فرکانس ها (يا رنگ ها) وجود داشته و درنتيجه، حجم داده ها محدود مي شود. در مطالعه اخيري که به سرپرستي کاسماس تساکماکيديس از آزمايشگاه سيستم هاي بيونانوفوتونيک EPFL انجام شد، محققان دريافتند که برخلاف تصورات قبلي، انرژي الکترومغناطيس مي تواند در سيستم هاي هدايت شده توسط موج ذخيره شود. براين اساس، سيستم هاي رزونانس و هدايت کننده موج قادر به ذخيره سازي انرژي در يک دوره طولاني در عين حفظ پهناي باند وسيع هستند. محققان از ترفندي جديد براي حل اين مشکل 100 ساله استفاده کردند؛ اين ترفند شامل ايجاد سيستم هاي رزونانس نامتقارن يا هدايت کننده موج (wave-guiding) با استفاده از ميدان هاي مغناطيسي بود. اين محدوديت بنيادي با استفاده از سيستم رزونانس ترکيبي / هدايت کننده موج ساخته شده از مواد مغناطيسي- نوري (magneto- optic) برطرف شد. زماني که ميدان مغناطيسي اعمال مي شود، سيستم قادر به توقف موج و ذخيره سازي انرژي براي يک دوره طولاني است. اين دستاورد، تأثير بسيار زيادي بر حوزه هاي مختلف مهندسي و فيزيک خواهد داشت و ارتباطات مخابراتي، سيستم هاي تشخيص نوري، صرفه جويي در مصرف انرژي پهناي باند، از جمله کاربردهاي متنوع اين مطالعه محسوب مي شود. نتايج اين مطالعه در مجله Science منتشر شد. با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد