کوی دانش - kooy

تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی
16 تیر
09:15 1395
محققانی از دانشگاه تگزاس در آوستین توانستند محدودیتهای اساسی بر سر عملکرد «شنل نامرئی کننده» را تعیین کنند. این شنل یک فناوری است که اجازه نامرئی شدن ویا تشخیص داده نشدن را به جسمِ درونش در برابر امواج رادیویی، امواج مایکروویو، نور مادون قرمز و نور مرئی می دهد. نظریه محققان تاکید می کند که استفاده از شنل برای پنهان کردن شیء درونش در مقابل یک موج خاص قابل انجام است لیکن پنهان کردن آن در برابر یک محیط پرنور (چراغانی) با طول موجهای مختلف بسیار سخت تر می شود که در این حالت تغییر اندازه شیء باعث تغییر فاکتورها و مشکلات بیشتر هم خواهد شد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

آندرا آلا، مهندس الکترونیک و پروفسور مهندسی کامپیوتر و یکی از مسئولان تحقیق درباره فناوری شنل نامرئی به همراه دانشجوی فارغ التحصیل فرانچسکو مانتیکان یک «محیط اجرایی» را فراهم نمودند که طی آن مرزهای الکترومغناطیس که قابلیت مخفی کردن یک شیء (با اندازه و ترکیب مختلف) داخل یک شنل نامرئی کننده را بوجود می آورند، تعیین می شود. در نتیجه، آنها توانستند پیش از ساختِ یک شنل نامرئی کننده، به محاسبه بالاترین میزانِ کاراییِ این شنل، برای جسم خاصی که درونش قرار می گیرد بپردازند. آلا و مانتیکان شرح کارشان را در نشریه Optica ارائه کرده اند.

 

گرافِ فوق ارتباط بین دو موضوعِ 1- کاهش پراکندگی به معنای اینکه چه میزان یک جسم می تواند شفاف شود (محور عمودی) و 2- پهنای باند به معنای ظرفیت و گستردگی رنگ (محور افقی) را نشان می دهد. خط قرمز نشان دهنده بالاترین راندمانِ قابل دستیابی بوسیله شنل نامرئی کننده ای که از متاموادهای غیرفعال ساخته شده، می باشد که به محدوده های «قابل تحقق» و «ممنوع» تقسیم بنده شده است. بر طبق نمودار فوق هیچگونه موفقیتی در پنهانکاری در بخش ممنوع (Forbidden) در این نوع شنلها وجود ندارد و چالشهای پیشِ رویِ نامرئی سازی با بزرگتر شدن جسمِ داخل شنل، بیشتر هم می شود.

این شنلها از موادی مصنوعی که به «متامواد» مشهورند ساخته می شوند. متاموادها خصوصیات خاصی دارند که این خصوصیات آنها را قادر می سازد کنترل بهتری بر روی امواجی که به آنها برخورد می کنند داشته باشند و در نهایت موجب پنهان شدن ویا شفاف شدن جسمی می شوند که در درونشان قرار دارد. پیش از این نیاز بود که قابلیتهای متاموادها توسط یک منبع انرژی خارجی تحریک شود لیکن مواد جدید موجبِ تولید شنلهایی از «متاموادهای غیرفعال» شده است که از منبع انرژی خارجی هم استفاده نمی کنند.

درک مفهوم «پهنای باند» و «محدودیت های اندازه شیء» در ارزیابی پتانسیلِ کارکردِ شنل های نامرئی کننده بسیار مهم است. شنل های نامرئی کننده در دنیای واقعی با این مفاهیم در برابر مواردی مثل آنتن های مخابراتی، تجهیزات پزشکی و رادارهای نظامی ارزیابی می شوند. آلا می گوید: «محیطِ اجراییِ تولید شده توسط ما نشان می دهد که کاراییِ شنلها بگونه ای کاملاً مؤثر با اندازه شیئی که می بایست درونش پنهان شود در ارتباط است. اندازه متفاوتِ شیء، در برابر طول موجی که به سمت شنل می آید وهمچنین چگونگی ارسال موج باعث استراتژی متفاوت در پنهانکاری می شود. بعنوان مثال: طول موج کوتاهتر به نحو چشمگیری پنهانکاری را سخت می کند.»

در مثالی دیگر، این امکان وجود دارد که شنل نامرئی کننده در مقابل یک آنتنِ سایز متوسط که اقدام به ارسالِ امواج رادیویی برای مصارف مخابراتی می کند عملکردی عالی داشته باشد ولی وقتی اندازه شیء بزرگتر می شود مثلاً یک انسان ویا یک تانک و از امواج نور مرئی هم استفاده می شود که بسیار کوتاهتر از امواج رادیویی هستند، استفاده از این شنل هیچ دستاوردی به همراه ندارد.

مانتیکان می گوید: «ما نشان دادیم که با استفاده از تکنیک های موجود که مبتنی بر مواد غیرفعال هستند، هیچ راهی برای پنهانکاری توسط شنلهای نامرئی کننده آنهم در جسمی در ابعاد انسانی ویا حتی بزرگتر مثل یک تانک ویا هواپیما در مقابل نور وجود ندارد. اما برای اشیائی در اندازه های کوچک و قابل مقایسه با اندازه منبع ارسال امواج مانند آنتن رادیویی می توان عملکردی موفق و قابل برنامه ریزی با تعیین حدود آن رسید.»

این یافته ها، افزون بر اینکه یک راهنمای عملی برای تحقیق بر روی این دستگاه های پنهانکار هستند به افسانه های موجود در رابطه با پتانسیل این شنلها برای نامرئی کردن اجسام بزرگ خاتمه می دهند. آلا می گوید: تا پیش از این، سؤالی که مطرح بود این بود که آیا می توان یک شنل غیرفعال ساخت که شیئی در اندازه یک انسان را نامرئی کند؟ و در جواب متوجه شدیم که محدودیتهای غیرقابل عبوری در نامرئی کردن یک جسمِ پوشیده شده توسط مواد غیرفعال درمقابل موجی که بصورت غیرارادی به آن برخورد می کند (امواج موجود در فضای قرارگیری جسم) وجود دارد.

وی ادامه داد: با اینحال، حالا که مشخص شده است با چه محدودیتهایی روبرو هستیم، راه محققان در برخورد و رفع آنها باز شده است.

مانتیکان می گوید: «اگر ما می خواستیم فراتر عمل کنیم، گزینه های دیگری نیز در اختیار داشتیم. گروه ما و سایر گروههایی که بر روی این موضوع تحقیق می کنند، تکنیکهایی را برای استفاده در شنلهای تولید شده توسط متاموادهای فعال ویا غیرخطی تولید کرده اند که این محصولات هرکدام بر برخی از محدودیتهای فعلی فائق آمده اند. در سویی دیگر، ما می توانیم بدنبال فرم دیگری از نامرئی سازی باشیم که بر مبنای تکنیکهای "تاخیر نور" ویا استتار و موضوعاتی که باعث شفافیت می شوند استوار است. این روشهای جایگزین بطور کلی بدون کاهش تفرق و پراکندگی نور می باشند.» 

لابراتوار آلا بر روی طرحی از شنلهای فعال کار می کند که از متاموادهای متصل به یک منبع انرژی خارجی تشکیل شده اند و هدف از آن دستیابی به مرزهای شفافیت در طولِ پهنای باند می باشد.

آلا ادامه می دهد: «حتی با وجود شنلهای نامرئی کننده فعال، "نظریه نسبیت انیشتین" بصورت مبنایی، کارکردِ تمام و کمال و بی نقص آنها را رد می کند. با اینحال با طرحهای جدید و مدلهای مفهومیِ تولید شده نظیر متاموادهای فعال و متاموادهای غیرخطی امکان حرکت رو به جلو در تلاش برای شفافیت و نامرئی شدن فراهم شده است.»

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

محمد نبی زاده

محمد نبی زاده

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

شاید باور این موضوع برای افرادی که همیشه با ریاضیات مشکل داشتند سخت باشد که مغز انسان بدون اینکه خودِ فرد متوجه باشد بصورت دائمی مشغول انجام حجم گسترده ای از انواع محاسبات است و اتفاقاً اینکار را بسیار خوب هم انجام می دهد. شاهد این مدعا از دانشگاه پرینستون رسیده است. در یک مطالعه جدید محققان این دانشگاه نشان دادند که چگونه مغز ما انسانها، تمامی داده های بدست آمده از محیط اطراف را که توسط حواس مختلف جمع آوری شده است ترکیب می کند تا به یک ارزیابی نهایی از وضعیت برسد که به اخذ تصمیم ها و نوع رفتارهای ما منجر می شود. این موضوع به اینجا هم ختم نمی شود و اگر در طی این فرآیند داده های جدیدی وارد شوند، مغز انسان با انعطاف پذیری حیرت انگیزی آنها را در محاسبات خود وارد کرده و حتی نتیجه محاسبات را تغییر می دهد. برای بررسی بیشتر این موضوع با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

یک پروفسور، یک محقق فوق دکترا و یک دانشجوی ارشد بر روی ترامپولین (تشک پرش) پریدند! جمله فوق یک مزاح نیست بلکه آغازی برای توضیح تحقیقات جدید بر روی ماده شگفت انگیز گرافن است. گروهی به سرپرستی روبرتو د آلبا، دانشجوی ارشد فیزیک و Jeevak Parpia پروفسور و رئیس دپارتمان فیزیک، مقاله ای در Nature Nanotechnology راجع به کاربردهای دیگر برای این ماده روان، بسیار قوی و بسیار سبک منتشر کرده اند. در این تحقیق قابلیت استفاده از «تنش گرافن» بعنوان نوعی واسطه بین حالت های ارتعاشی که اجازه انتقال مستقیم انرژی از یک فرکانس به فرکانس دیگر را می دهد، نمایش داده شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

وجود آثار و بقایای نئاندرتال ها در مناطقی که در بالای عرض 50 درجه شمالی قرار داشته باشند بسیار کم است و تا کنون نیز فقط در دو نقطه این شواهد بدست آمده است. یکی در منطقه فلدهافر آلمان و دیگری در اسپای بلژیک. مطالعه جدیدی که توسط دکتر هلن راجیر با همکاری آسیر گومژ اولیوینسا از UPV/EHU انجام گرفت باعث کشف بیشترین تعدادِ بقایای کشف شده از نئاندرتال ها در مناطق شمالی اروپا شد. در این مجموعه 5 تایی، بقایای اسکلتی 4 نوجوان (بالغ) و یک کودک به چشم می خورد که در منطقه Troisième caverne در گویت بلژیک کشف شده اند.

مطالعه متن کامل
در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

بیش از نود درصد از انواع گونه های پستانداران در دوره کرتاسه (66 میلیون سال پیش) توسط همان دلایلی که دایناسورها را ازبین برد، از بین رفتند. این میزان بسیار بیشتر از آن بود که پیش از این تصور می شد. مطالعه ای که توسط محققان مرکز میلنر در دانشگاه بَث انجام شد و در نشریه Evolutionary Biology نیز منتشر گردید، مطرح می کند که همه انواع شناخته شده پستانداران که در انتهای دوره کرتاسه در آمریکای شمالی می زیسته اند، از بین رفته اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که این میزان معادل 93 درصد از انواع موجود در این دوره بوده است. این مطالعه همچنین بیان می کند که این انقراض، بسیار سریعتر از آنچه تصور می شد انجام گرفته است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
محاسبه قدرت فک های استگوزاروس

محاسبه قدرت فک های استگوزاروس

استگوزاروس یکی از متمایزترین دایناسور های زره دار بود.این جانور در امتداد پشتش دو ردیف ورقه داشت. این ورقه ها یا پوشیده از شاخ بودند و برای دفاع استفاده می شدند و یا رویشان پوست بود و جانور را گرم نگه می داشتند؛ هنوز معلوم نیست کدام نظریه درست است.

مطالعه متن کامل
بررسی: با استفاده از هدبند حسگر مغز میوز (Muse) تمرکز کنید (یا نکنید)

بررسی: با استفاده از هدبند حسگر مغز میوز (Muse) تمرکز کنید (یا نکنید)

طی هفته جاری اینتراکسون (InterAxon)، هدبند آموزش دهنده مغز خود را به نام Muse در اروپا عرضه کرد. اکنون چند وقتیست که حرف از هدبند حسگر مغز شرکت اینتراکسون به میان آورده می شود. این هدبند سال 2012 در سایت Indiegogo عرضه شد و برنده جایزه طراحی و مهندسی نمایشگاه CES شده و تعدادی بروزرسانی نیز روی آن انجام گرفته است و سرانجام هفته گذشت در اروپا رونمایی شد. ما نیز این محصول را از نزدیک در نمایشگاه فناوری ابزارهای پوشیدنی مشاهده و بررسیش کردیم.

مطالعه متن کامل
به دلیل تغییرات آب‌وهوایی، باید منتظر ظهور بیماری‌های عفونی جدید باشیم.

به دلیل تغییرات آب‌وهوایی، باید منتظر ظهور بیماری‌های عفونی جدید باشیم.

مجله Philosophical Transactions of Royal Society B، شماره ویژه‌ای را به تغییرات آب‌وهوایی و بیماری‌های ناقل به انسان‌ها اختصاص داده است. تصویر: در برخی از نواحی کاستاریکا، میمون‌های زوزه‌کشی مانند میمونی که در تصویر مشاهده می‌شود آلوده به انگل‌هایی شده‌اند که قبلا محدود به میمون‌های اسپایدر و کاپوچین بود که نسل آنها به واسطه شکار توسط انسان منقرض گردید. تصویر توسط دانیل بروکس فوتوگرافی در اختیار قرارگرفته است.

مطالعه متن کامل
دلیل اهمیت کرکس ها چیست و اگر نباشند چه از دست می دهیم؟

دلیل اهمیت کرکس ها چیست و اگر نباشند چه از دست می دهیم؟

اولین عامل تهدید کننده کرکس ها وجود سم در لاشه های منبع تغذیه شان است. در صورت از دست رفتن کرکسها، تعداد سایر جانداران لاشه خوار افزایش پیدا می کند و فراوانی چنین جاندارانی باکتری و ویروس ها را از لاشه ها به شهرهای محل زندگی انسان ها منتقل می سازد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
با عصای هوشمند، نابینایان می توانند دوستانشان را شناسایی کنند

با عصای هوشمند، نابینایان می توانند دوستانشان را شناسایی کنند

نرم افزارهای شناسایی چهره موارد استفاده ی متعددی دارند. شاید نتوان استفاده از این نرم افزارها در شناسایی افراد غریبه یا دستگیری سارقین را انقلابی در استفاده از فناوری شناسایی چهره نامید اما کمک به نابینایان با استفاده از این نرم افزارها بی شک انقلابی در این فناوری به وجود می آورد. انجمن فیزیک "Phys.org" برای نخستی بار عصای هوشمندی را طراحی کرده است که در آن از فناوری شناسایی چهره استفاده شده است.

مطالعه متن کامل
نقش تغییرات ژنتیکی در پیشرفت سرطان پوست مشخص شد

نقش تغییرات ژنتیکی در پیشرفت سرطان پوست مشخص شد

سرطان سلول های فلسی (SCC) پوست یکی از شایع ترین انواع سرطان است که هر ساله بیش از نیم میلیون نفر در جهان به آن مبتلا می شوند. تبدیل سلول های طبیعی به سلول های سرطانی به دلیل تجمع اختلالات ژنتیکی در سلول های حاصل از تقسیم هر سلول است. طیفِ ناهنجاری های ژنتیکی یافت شده در انواع سرطان ها در انسان، قبلاً توصیف شده است. سرطان سلول های فلسی که در اندام های مختلف مانند سر و گردن، شش ها، مری و پوست بروز می کند، ناشی از عوامل سرطان زایی همچون مصرف دخانیات و قرار گرفتن در معرض تابش اشعه UV است. از یک قرن پیش تا کنون، موش های آزمایشگاهی مبتلا به SCC پوستی ناشی از تحمیل مواد سرطان زا، رایج ترین نمونه ها برای مطالعه سرطان در بدن بودند. اما این موضوع که آیا SCC پوست ناشی از تحمیل مواد سرطان زا در موش ها، بوسیله همان طیف جهش ژنی سرطان در انسان گسترش می یابد یا خیر، هنوز مشخص نیست.

مطالعه متن کامل