+2 za periodni sistem elemenata

Dmitri Medeljev je ruski naučnik, koji je prvi postavio sistematiku koju danas prepoznajemo kao periodni sistem elemenata. Poput biljaka i životinja, osnovni hemijski elementi su razvrstani po posebnim kategorijama, periodama, i prikazani po određenom sistemu. U vreme kada je ovaj naučnik živeo (kraj 19. i početak 20. veka) mnogi elementi su bili otkriveni i opisani, ali dosta njih je još uvek čekalo da budu otkriveni. Vremenom se pokazalo da je predložena sistematika na mestu, i malo po malo, periodni sistem elemenata je dobio nove članove.

U jednom trenutku, tablica je počela sporije da se popunjava. Ispostavilo se da je jako teško naći neki novi element u osnovnom obliku, ali nije bilo nemoguće. Danas, ako dođe do otkrića novog elementa, to se sigurno neće desiti tako što, jednostavno nabasate na njega, dok kopate po zemlji.

Pogled na, već, proverene i potvrđene članove kluba

Zvanično je potvrđeno (konačno) da periodni sistem elemenata ima dva nova člana, koji su, usput budi rečeno, najteži od svih do sada otkrivenih. Redni brojevi tih elemenata su 114 i 116, a relativne atomske mase 289 i 292, respektivno. Poređenja radi, masa olova (Pb) je 207,2.

Postojanje ovih elemenata je kratkoročno: njihovo postojanje traje manje od sekunde, da bi zatim izgubili jednu alfa česticu (2 protona + 2 neutrona). Naučnici su se nadali da bi element 114 predstavljao „ostrvo stabilnosti“ među teškim elementima, tačnije, da bi mogao da postoji u stabilnom obliku duži period vremena, ali je to eksperiment iz 2009. godine pokazao da to nije slučaj.

Postojanje ovih elemenata nije novina, za njih se zna već jednu deceniju (114 je otkriven 1999. godine, a 116 2000. godine), ali im je tek sada dat status punopravnog člana periodnog sistema. Dobro, a zašto tek sada?

Postoje dva komiteta koja odlučuju o članstvu: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) i International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP). Bukvalni prevod imena ovih udruženja bi bio: Internacionalno udruženje za čistu i primenjenu hemiju i Internacionalno udruženje za čistu i primenjenu fiziku. Čistunci…

Ova dva udruženja su vrlo stroga i probirljiva kada je u pitanju dokazivanje postojanja novog elementa. Odlučivalo se o sudbini elemenata 113, 115 i 118, ali i pored pristojnih dokaza nisu zaslužili tu čast da postanu članovi Mendeljevog sistema elemenata. Da ne pominjemo element 117, koji je skoro „proizveden“, koji uopšte nije bio predmet diskusije.

Zašto su naučnici tako strogi prema novootkrivenim elementima?

Prvo, sva mesta do rednog broja 94 su odavno popunjena.

Drugo, za svako mesto preko 94. pozicije važi da su elementi, ako postoje, sa vrlo velikom atomskom masom.

Treće, pokazalo da očekivane mase svih elemenata preko pozicije 94 nisu uopšte stabilne (mada jesu ostvarive) i jako brzo dolazi do raspada jezgra na sitnije i stabilnije čestice/atome.

Direktan dokaz postojanja nekog novog elementa znači, u stvari, ide tragom produkata raspada tražene čestice. Nešto kao obrnuti inženjering. Tek kada se snimi raspad, pa zatim na osnovu produkata vidi ŠTA se raspalo, moguće je reći koji se to element raspao – poznati li nepoznati (ruku na srce – svi su unapred poznati, jer periodni sistem predviđa njihovo postojanje, ali potrebno je dokazati njihovo postojanje).

Novoprimljeni član sa svim svojim elektronima. Treba da ih bude 114. Ko ne veruje, neka izbroji...

Otkriće novog elementa je jedno od najvećih dostignuća koje jedan naučnik može doživeti tokom svog rada. Zbog potrage za naučnom istinom i zbog prestiža, svaka studija koja govori o pronalasku novog elementa je uvek rigorozno pregledana, pre nego što se potvrdi njena valjanost.

Elementi 114 i 116 trenutno imaju radna imena, koja dobijaju na osnovu pozicije u tabeli – ununkvadijum i ununheksijum (ununquadium and ununhexium). Naučnici sa Instituta za nuklearna istraživanja Dubna, koji su otkrili element 114 predlažu ime flerovium prema sovjetskom naučniku Georgiju Flerovu (Гео́ргий Никола́евич Флёров). Za element 116 predlažu ime moscovium, prema Moskovskoj Oblasti. Opšti utisak naučne zajednice je da ovakav izbor imena predstavlja neku vrstu samo pohvale, što je suprotno od dosadašnje prakse brižljivog i pažljivog biranja imena za novi element. Samo vreme će reći da li će predložena imena postati zvanična ili ne.

Realno, ime nije toliko bitno, sve dok znamo sa sigurnošću da se radi o novom elementu…

Novi oblici ugljenika sjajniji (i skuplji) od dijamanta

Ne tako davno ovaj sajt je opisao novu praktičnu upotrebu ugljen dioksida (CO2). Danas se bavimo samo jedinim delom ovog jedinjenja: ugljenikom. Ovaj element se široko koristi u, skoro, svim ljudskim delatnostima. Predstavlja osnov cele grane hemije, tačnije organske hemije. Može preuzeti formu grafita, koji se, skoro, od samog nastanka pisma koristiti za zapisivanje. Mnogim devojkama zastaje dah, kada vide drugi ugljenikov oblik, poznat pod imenom dijamant.

Mali, a tvrd!

Zaključuje se, lako, da je element ugljenik (oznaka u periodnom sistemu je C od reči carbon) vrlo važan igrač, i u neku ruku, da njega nema, ne bi ni nas bilo. Vidi se, iz izloženog, da može preuzimati različite oblike, i svi imaju neku primenu. To ljudskoj rasi nije dovoljno, pa je odlučila da istraži mogućnost postojanja još neke modifikacije karbona.

Gledajući razne futurističke filmove možemo primetiti da oni, sporadično, pružaju sugestije o tome šta će se sve lepo i korisno (i opasno) otkriti u budućnosti. Za one, koji to još ne znaju, dijamant se smatra jednom od najtvrđih materija u poznatom svemiru i najtvrđom kristalnom formom. Po svemu sudeći, to, i dalje, nije dovoljno, nekima…

Simulacije (i za sada samo simulacije) su otkrile moguće postojanje tri stabilne forme čistog ugljenika, koje bi sijale jače i lepše od postojećih dijamanata.

Treba imati na umu činjenicu da su grafit i dijamant samo najpoznatije forme ugljenika, i da postoje i drugi oblici (alotropske modifikacije), među kojima je grafen, sa svestranim električnim osobinama.

Neke od modifikacija ugljenika: a) dijamant, b) grafit, c) lonsdalit, d-f) fuleren (C60, C540, C70), g) amorfni ugljenik, h) ugljenične nanocevi

Vratimio se novim mogućnostima. Artem Oganov sa Stony Brook univerziteta u Nju Jorku (New York) i njegove kolege su sistematski simulirali razne konfiguracije ugljeničnih atoma pri različitim pritiscima i temperaturama.

nota: dijamant nastaje od običnog ugljena kada se podvrgne visokom pritisku, pri višim temperaturama.

Među velikim brojem simuliranih konfiguracija, pokazalo se da postoje 3 koje bi mogle biti stabilne: hP3, tl12 i tP12. Sve tri modifikacije ne bi bile čvršće od dijamanta, ali bi bile od 1,1 – 3,2% gušće, tačnije, imale bi za toliko veću gustinu.

Ovakvo ustrojstvo im daje mogućnost da, kao materijal, poseduju veći refrakcioni indeks – mera prelamanja svetlosti – što daje za direktnu posledicu veću sjajnost i “svetlucajuće osobine”.

Superprovodljivi ugljenik?

Da je zbog nakita, ovakva vest bi bila značajna samo za trgovce dragim kamenjem. Simulacije sugerišu da nove forme imaju različite razmake između susednih elektronskih orbitala. Na primer, tP12 ima najveći “jaz” između orbitala, međ svim modifikacijama ugljenika. “Ova činjenica čini tP12 vrlo konkuretnim kandidatom za superprovodnik – materijal koja prenosi elektricitiet skoro bez otpora ili gubitaka”, kaže Oganov.

Prema kazivanju drugog naučnika, Borisa Jakobsona (Boris Yakobson) pri Rice univerzitetu u Hjustonu, državi Teksas (Huston, Texas), velika razlika između nivoa sugeriše jake interakcije između elektrona i paketa energije unutar rešetkaste forme, poznate pod imenom fonon (phonon). Ove strukture su ustvari kvantno mehanički opis specijalnog tipa vibracionog kretanja, pri kome rešetka jednoobrazno oscilira na istoj frekvenciji. Ovo može dovesti do pojave elektronskog kuplovanja, što je neophodni uslov za dostizanje stanja superprovodljivosti.

Primer fononske rešetke i njeno oscilovanje

Ako prethodnu priču svedemo na praktičnu uporebu, to bi se moglo sažeti u sledeći iskaz. Ove, nove, potencijalne modifikacije ugljenika bi omogućile razvoj novih materijala koji bi se koristili u elektronici.  To bi bili, mahom, materijali koji bi imali znatno veću provodljivost, od onih koji se sada koriste.

Superprovodni materijali nisu stvar od juče, ali tehnologija dobijanja ovakvih materijala je često vrlo zahtevana. Uslovi pod kojima određene materije ispoljavaju superprovodljivo ponašanje najčešće podrazumevaju parametre koji su ekstremni, kao što su vrlo niske temperature. To u mnogome smanjuje praktičnu upotrebu superprovodnika. Sa ovim novim varijacijama ugljenika, postoji velika šansa da se superprovodnici, u budućnosti, mnogo lakše, i češće, koriste u našoj svakodnevnici. Kao prva direktna posledica njihove uporebe, u većim razmerama, bila bi osetno manja potrošnja energije.

Teško ih je napraviti

Simulacije ne govore o tome kako je moguće napraviti te modifikacije. Model uzima u obzir ponašanje ugljenika pri određenim uslovima, ali ne govori o ponašanju elementa dok prolazi kroz razne faze.

Vladimir Brazkin (Vladimir Brazhkin) daje svoj komentar na rad kolega: “Nije jasno kako možemo napraviti ove modifikacije.  Korišćenjem standardih prastarih materijala, kao što je grafit ili amorfni ugljenik (alotropi u kojima ne postoji kristalna struktura), mogli bismo da proizvedemo nove materijale (u malim količinama), ako ih podvrgnemo ekstremnim pritiscima.”

Oganov kaže da veliki pritisci, od ova dva materijala, prave veliki broj neindetifikovanih, ali razlučivih konfiguracija. On misli da je moguće naći, među njima, novo opisane modifikacije hP3, tl12 i tP12.

Izutetno sitni proizvod, što veštačkog, što prirodnog procesa, ali zato sa velikom vrednošću

Za žene: dijamanti koji još više svetlucaju nego oni pravi, čineći vas još atraktivnijim, i lepšim, i poželjnijim…

Za muškarce: sa ovim novim materijalima vaš omiljeni elektrosnki uređaj će koštati još više, ali će biti efikasniji u radu, manje će se grejati i teže će se kvariti. I neće moći da ga ima svako…

Telefoni, mikrotalasni fotoni i opasnost po ljudsko zdravlje

Ništa lepše kada se čovek nađe u poziciji da rasplamsa stare i, naizgled, gotove diskusije. To je sasvim jedinstven osećaj – započneš temu i onda se lagano povučeš i gledaš kako se razvija priča. Svašta se može čuti tokom tih rasprava, čak i stvari koje nisu za svačije uši… uhm… nije sada to toliko bitno… tema dana je:

Da li je prekomerno izlaganje zračenju iz mobilnog telefona, štetno po zdravlje ili ne?

Da, da, beše to divan period kada su izvesne firme zaradile bogatstvo na štitnicima, od te “zle” radijacije, koji su stavljani na mobilne i izgledali kul (cool). U jednom trenutku presuda je donesena i niko više nije brinuo. Mobilni telefoni ne mogu da vam sprže mozak, pričajte koliko god hoćete!

Repetitori signala mobline mreže - tihe ubice ili obavezan deo pejsaža savremenog života?

U to doba, bilo je dosta dokaza koji su ukazivali da mobilni telefoni utiču na svoje korisnike. Lista simptoma je sadržala pojave kao što su depresija, nesanica, promene u metabolizmu mozga, glavobolje i još dosta toga.

Epidemiolozi (oni koji izučavaju bolesti) su ustanovili da svi ovi simptomi nemaju nikakve veze sa izlaganjem radijaciji koja dolazi od mobilnog uređaja.

U raspravu su se uključili i fizičari, koji su istakli da pomenuta radijacija emitovana iz telefona ne može oštetiti ljudsko tkivo (ili bilo koje drugo), jer mikrotalasni fotoni nemaju dovoljno energije da rasture (oštete) hemijske veze (u tkivu). Nema mehanizma koji bi Vam pomrsio konce u glavi – nema razloga za brigu.

Tako se završila debata o štetnosti mobilnih telefona, jer je to bio konačni argumet. Sve do sada.

Izvesni gopodin Bill Bruno, teorijski biolog (šta god to značilo) pri nacionalnoj laboratoriji u Los Alamosu u Novom Meksiku (SAD), tvrdi  da postoji, ipak, način da fotoni oštete tkivo, a da do sada to nije uzimano u obzir (zar?).

Početak njegove analize je, ustvari, kritika poslednjeg argumenta, po kome, štetnost ne postoji. On tvrdi da je argument validan sve dok je broj fotona manji od sledeće odrednice. Ako uzmemo talasnu dužinu tih fotona i dignemo na treći stepen (na kub), ustvari dobijamo određenu zapreminu. On kaže da opasnosti po naše zdravlje nema, ako se u toj zapramni u proseku nalazi manje od 1 fotona.

Kada je gustina fotona veća od pomenute, tada u igru ulaze drugi efekti, jer fotoni mogu da deluju sa, većim, ukupnim efektom. Bruno ističe primer optičkih pinceta, gde se, između ostalog, pokazalo da koheretni fotoni mogu da guraju, vuku i rotiraju male objekte kao što su ćelije.

U ovom slučaju, sila se generiše kada dielektrični objekat “sedi” u gradjinetnom električnom polju koje zavisi od fotona. Više fotona generiše veću snagu.

Oštećenja koja mogu da proizvedu optičke pincete su poznata. To se dešava, jer dolazi do velike promene indeksa refrakcije na ivicama ćelijskih struktura, sa jedne strane, i velike gustine fotona, sa druge.

Naravno, optičke pincete uglavnom funkcionišu u infracrvenom dijapazonu frekvencija. Bruno postavlja pitanje, da li bi sličan efekat mogao da se ispolji kod mikrotalasnih fotona.

U ovom trenutku, analiza se svodi na dva faktora. Prvi, da li mobilni telefoni mogu da proizvedu dovoljnu gustinu mikrotalasnih fotona koja bi, kumulativno, imali dovoljno snage da oštete organsko tkivo. Drugi – da li postoje strukture unutar tela (ćelije, krvni sudovi, krv…), sa odgovarajućim dijelektričnim osobinama, koje bi bile podložne uticaju koncentrisanih fotona.

Oba faktora se moraju uzeti u obzir sa dosta ozbiljnosti. Gustina mikrotalasnih fotona koje zrače mobilni telefoni i atene koje su odgovorne za obezbeđivanje mreže, premašuju za više redova veličina graničnu vrednost od 1 fotona po kubnoj talasnoj dužini.

Ljudsko telo sadrži puno strukura, uključujući i neurone do metar dužine, koji bi mogli biti podložni zbirnom uticaju fotona. Neki od organa ili tkiva bi mogli, čak, da koncentrišu, akumuliraju fotone, povećavajući time njihovu gustinu unutar tela.

NOTA: zašto se uopšte brinemo oko uticaja mobilnih telefona!? Ispostavlja se da frekvenicje preko 10 GHz bivaju apsorbovane od strane kože, dok frekvence koje su niže od 1 GHz – TV i radio transmisija – se uglavnom odbijaju od kože bez značajnog transfera energije tokom procesa odbijanja.

Ako je takva situacija sa nama i našom kožom, koliki je dozvoljeni nivo izloženosti? Bruno predlaže dozu koja je jednaka broju mikrotalasnih fotona koji se mogu naći u normalnom okruženju tokom noći (suviše opsino, ali se da izmeriti). “Na žalost, to je vrlo nizak nivo, po standardima tehnologije mobilnih telefona, tačnije, 8 do 9 redova veličina manja amplituda zračenja nego kod antena koje su odgovorne za održavanje mobilnih mreža.”

Ako je ovo neostvarivo, onda bi drugi izbor bio: izlaganje koje bi bilo ekvivalentno srednjoj termalnoj energiji po kubnoj talasnoj dužini. Bruno tvrdi da bi to odgovaralo izlaganju od 30 picoWat-a (pico – 10-12) po kvadratnom metru, pri frekvenci od 1 Ghz. “To je jednako koliličini zračenja koje dolazi do nas, ako je toranj za održavanje mobilne mreže udaljen od nas nekoliko kilometara.”, tvrdi on. Treba imati na umu da se neki tornjevi nalaze mnogo bliže ljudim nego, tih, par kilometara.

U svakom slučaju, ovakvo sagledavanje daje razloga za brigu.

Bruno zaključuje, da način na koji se sada definišu dozvoljene doze zračenja, nije dobar, jer ne uzima u obzir gore pomenute efekte.

Red je na fizičarima da odgovore na predstavljenu analizu. Uvek može da se desi da efekat optičkih pinceta sa razlogom nije uzet u obzir. Ako postoji takav razlog, uskoro će uslediti vrlo detaljan i monumentalan odgovor (i onaj prethodni je bio, pa opet…).

Naravno, prvi na udaru će biti Bruno, koji će morati da odgovori na mnoge.. recimo, komentare.

Ako vas interesuje tematika, mislim da predstoji vrlo zanimljiva i važna debata. Kao što rekoh, zavalite se u svoj kutak i posmatrajte.

“Briga mene ko će da pobedi, ispećiću onog koji izgubi…” – kobac lovac.

Kvantni efekt vidljiv golim okom

Na prvi pogled zvuči vrlo zanimljivo i novo: prilikom eksperimenta, ispitivanja kvantnih efekata, umesto mehaničkih ili bilo kojih drugih detektora, korišćeno je ljudsko oko! Kvatni efekti se dešavaju na nivou atoma i na nivou sitnijih pod česetica, stoga… Kako su išta mogli da vide?

Nicolas Gisin, fizičar sa univerziteta u Ženevi, Švajcarska, smislio je novi test koji bi omogućio ljudkom oku da detektuje, primeti znake vezanih fotona (photon entanglment).

Zarad jasnosti, objasnimo šta to tačno znači. Fotoni, kao čestice (pridaje im se čestično-talsna priroda, ali mi ih ovde tretiramo kao da su čestice) mogu imati nekoliko osobina, ali najvažnije među njima su spin i polarizacija. Barem, za opis ovog efekta. Dva fotona koji imaju iste osobine (isti spin i polarizaciju) pokazuju zanimljivo ponšanje bez obzira na distancu koja ih deli. Kada izvršite merenje nad jednim fotonom, tada se momentalno dešava promena parametara, osobina drugog fotona koji je uparen sa prvim. Da bi ovo imalo smisla treba napomenuti da: merenje kvantnih efekata podrazumeva promenu osobina merenog subjekta. Da, iskustva iz makro sveta ne važe u mikro svetu. Znači, ova miskorskopska pojva je postala vidljiva i za ljudsko oko. Zvuči vrlo neverovatno…

Gisin i njegove kolege su, ustvari, bile inspirisane jednim starijim eksperimentom koji je obavio Fabio Šiarino (Fabio Sciarrino) i njegov tim na rimskom univerzitetu La Sapienza (Saznanje) u Italiji, još 2008. godine. Uglavnom, kada se fizičari bave vezanim fotonima, oni se bave manjim brojem njih u isto vreme. Rimski eksperiment je posmatrao dva vezana fotona i jedan od njih je “pojačan”, tako što je iskorišćen da se napravi cela lavina fotona (na stotine hiljada) koji imaju njegovo originalno stanje. Naizgled, ova kaskada fotona predstavljaju dovoljno jasnu vizuelizaciju kvantnog efekta vezanih fotona.

Do toga zaključka je Gisin odmah došao i pokušao je da to i pokaže, sprovede kroz svoju adaptaciju eksperimenta. Dok je italijanski ogled koristio uređaje za detekciju, dotle je švajcarski koristio same eksperimentatore, tačnije njihove oči.

Rezultat – naučnici sede u mraku svoje laboratorije, iščekujući svetlosnu potvrdu eksprimenta kome su dali da se stalno ponavlja. I da.. bi svetlost. Na taj našin kvantni efekat je postao vidljiv za ljudsko oko, prvi put u istoriji.

Naravno, ovo nije samo sedenje i piljenje u mrak. Korišćen je Bell test da bi se pokazala identičnost u polarizaciji i spinu, tačnije da su fotoni vezani. Dobijen je pozitivan rezultat, da su foton 1 i lavina fotona od fotona 2 u vezanom paru, svi sa istim osobinama (spin i polarizacija).

Gisin je imao, samo, zamerku da “su standardni detektori, ipak, brži i pouzdaniji i nisu se žalili na zamor.” Kada je neko nezadovoljan, onda je nezadovoljan…

Znači, to je bilo neko svojevrsno mikro-makro vezivanje fotona. Međutim, Gisin je sumnjao u verodostojnost Bellovog testa za makroskopske objekte. Pre nego što je ponovio eksperimet on je odlučio da tesira foton 2 sa Bellovim testom pre nego što napravi lavinu od njega. Prema već pomenutom principu merenja u kvantnoj mehanici, ovo merenje bi poremetilo spin i polaritet fotona 2 i lavina nastala od njega ne bi imala iste parametre kao foton 1. Potonji test nastale lavine ne bi dao poklapanje sa spinom i polarizaciojm fotona 1. Naravno, test je opet bio pozitivan, foton 1 i lavina su delili iste osobine.

Za “pozitivno” pogrešan rezultat nije razlog u prirodi detektora nego u urođenoj nesavršenosti bilo kog detektora, tačnije nivou osteljivosti koji predstavlja svojversnu “rupu”, kroz koju prođu određeni fotoni, a da ne budu detektovani. Kada se bavite malim brojem čestica, fotona, to ne dolazi toliko do izražaja, ali što je veči broj u uzorku, to je uticaj ovog nedostatka veći, do nivoa, da se konačni rezultat merenja znatno menja.

Cela ova kvantna priča još jednom potvrđuje pradavni problem kod izovđenja eksperimenata. Ne poznavanje svih uslova pod kojima se izvodi ogled, može dovesti do pogrešnih zakljuačka. Pogrešno može dovesti do zabluda, a zabulde do novih problema. U ovom slučaju, još jednom je potvrđeno vezivanje fotona na mikro nivou, ali to isto vezivanje na relaciji mikro-makro nivou nije potvrđeno, jer će Bell test uvek davati potvrdni rezultat.

Sciarrino i njegov tim su već neko vreme svesni da je njihov eksperiment mogao imati neki nedostatak u samoj postavci. Zbog toga, već neko vreme rade na preradi svog osnovnog eksperimenta, gde neće biti korišćeno ljudsko oko kao dektor – laser za amplifikaciju signala bi mogao da ga sprži.

Primene kvantnog ekfekta vezivanja fotona postoje, i najupečatljivija od njih je kod kompjuterskih mikro čipova. Bez dubljeg ulaženja u konkretnu primenu, ovaj eferkat omogućava da čipovi budu upola manji od onoga što se nekada smatralo fizičkim ograničenjem. Procenjuje se da to nije kraj mogućnosti i da čipovi mogu biti još više minjaturizovani zbog ovog efekta. Teoretski, naravno…

Do nedavno se smatralo da je, zahvaljujući ovom efektu, možda, moguća trenutna komunikacija, jer sama pojava ne trpi bilo kakvo kašnjenje u prenosu, bez obzira na rastojanje. Na žalost, trenutna komunikacija i dalje nije moguća, ali prakatični aspekti vezanosti fotona se i dalje ispituju, i mahom se mogu primeniti u razvoju kompjutera.

Nova saznanja iz talasne optike obećavaju – apsolutna zvučna izolacija je moguća

Tokom našeg svakodnevnog života, mnoge stvati prihvatamo, takave kakvim ih vidimo, bez mnogo razmišljanja. Jednostavno, to tako radi.

Bez obira na činjenicu, da se jednosmerna ogledala najviše mogu videti u policijskim serijama, skoro isti sistem se koristi i kod naočara za sunce. Kada se malo bolje razmisli, ako prostorije oko policijskog ogledala osvetlimo na određeni način (najčešće, da se uključe dovoljno jaka svetla na obe strane), ogledalo postaje propusno u oba smera. Zaključak se sam nameće: koristeći se jednostavnim trikom, mi pravimo iluziju nepropusnog ogledala, koje ima svoje praktične primene.

Sada, pokušajmo da zamislimo, da zaista možemo da napravimo površinu koje je na jednu stranu propusna za talase (svetlost i zvuk se šire kroz prostor u obliku talasa), na drugu sasvim solidna i nepropusna barijera. Za sada ne postoje materijali sa takvom osobinom, ali prema najnovijim studijama, postoji mogućnost da se napravi pravo jednosmerno ogledalo.

Stefano Lepri (Stefano Lepri) sa italijanskog istraživačkog centra i Đulio Kazati (Giulio Casati) sa univerziteta u gradu Insubria u Italiji i nacionalnog univerziteta Singapura su razradili teoretski model za materijale koji transmituju talase na asimetričan način. Njihov rad je objavljen u časopisu Physical Review Letters u izdanju od 18. aprila, ove godine.

Njihov predlog se bazira na korišćenju nelinearnih materijala, koji se različito ponašaju zavisno od toga kakav talas prolazi kroz njih. Još preciznije, reakcija zavisi od atributa talasa koji prolazi kroz njih. “Kada uvedete nelinearne interakcije i sile, mnoge intuitivne spoznaje o ponašanju talasa više ne važe.”, tvrdi Lepri za Physical Review Focus, časopis koji se bavi popularizacijom naučnih radova iz fizike. “Koriteći se nelinearnim interakcijama možemo da izađemo iz osnovnog zakona reciprociteta”, koji zahteva da svi talasi imaju isti tretman, bez obzira na smer njihovog dolaska.

Znači, postavljajući nelinearne materijale zajedno sa linearnim materijalima, koji su poređani na asimetričan način, talas bi mogao da prođe po jednom smeru, ali bi se potpuno odbio kada bi dolazio iz suprotnog smera. Na žalost, kako ističu sami istraživači, ovkava jednosmerna konstrukcija nije univerzalna – svaka kombinacija materijala bi bila dobra za određeni spektar talasnih amplituda. Praktično gledano, moguće je blokirati sve zvukove, ali nema te kombinacije koja bi vas odvojila od bilo kog zvuka u isto vreme.

Za sada, iznesena tvrđenja se baziraju na numerčkim simulacijama, bez pravih eksperimentalnih provera. Međutim, ako se pokaže da su te simulacije dobra aproksimacija realnih materijala, onda bi to “otvorilo nove mogućnosti u kontroli i optimizaciji prostiranja talasa i u dizajniranju uređaja za transformaciju zvučnih i svetlosnih talasa.”

Sami autori ističu ograničenost na određene opsege, ali ako je svaki od tih opsega dovoljno dobro prigušen, ili još bolje, ugušen, onda je sa razvojem tehnologije i dodatnim istraživanjem, realno očekivati, da će se pojaviti materijal, koji će se ponašati kao apsolutni izolator talasa po jednom smeru, a propusan po drugom. Još jednom, sve navedeno važi, samo ako je razvijeni matematički model dovoljno blizak osobinama realnih materijala, koji se mogu naći u prirodi ili na neki način jeftino proizvesti. U suprotnom… ostaće zapamćen kao dobar teoretski pokušaj.