Вчені подолали столітній фізичний бар’єр

Дослідники з Пхоханського університету науки і технологій та Національного університету Чонбук вперше експериментально реалізували зв’язані стани в континуумі в одному резонаторі, порушивши вікове теоретичне обмеження у фізиці хвиль.

Резонанс є фундаментальним явищем у науці та техніці. Він використовується в багатьох сучасних пристроях. Традиційні резонаторні системи завжди втрачають енергію. Цей факт вважався непорушним законом природи.

Подолання столітнього бар’єру

Близько 100 років тому видатні фізики висунули сміливу гіпотезу. Вчені Джон фон Нейман та Юджин Вігнер теоретизували про можливість ідеального утримання хвиль. Такі стани отримали назву “зв’язані стани в континуумі” (BIC).

Десятиліттями науковці вважали неможливим реалізувати це явище в компактній системі. Особливо складним завданням було досягнення BIC в одному резонаторі. Корейські фізики нарешті подолали цей бар’єр.

Дослідники створили систему з циліндричних кварцових стрижнів. Вони прецизійно налаштували точки контакту між циліндрами. Така конфігурація дозволила їм контролювати взаємодію механічних хвиль.

“Це все одно, що кинути камінь у спокійний ставок і спостерігати, як брижі залишаються нерухомими, вібруючи лише на місці”, – пояснив провідний автор доктор Йонгте Джанг. Така аналогія яскраво ілюструє суть відкриття.

Технічні досягнення та принципи

За певних умов хвильова мода повністю замикалася в межах одного циліндра. Енергія не витікала в навколишню структуру. Цей ефект вчені назвали “поляризаційно-захищеним BIC”.

Система продемонструвала вражаючі технічні параметри. Добротність резонатора перевищила 1000. Це свідчить про надзвичайно ефективне збереження енергії. Таке досягнення відкриває шлях до пристроїв з мінімальними втратами.

Експериментальні результати вийшли за межі теоретичних очікувань. Коли циліндри з’єднали в ланцюжок, виникло додаткове явище. Захоплені хвильові моди поширювалися без розсіювання. Вчені назвали це “зв’язаною смугою в континуумі” (BBIC).

Результати дослідження були опубліковані в престижному журналі Physical Review Letters 3 квітня 2025 року. Публікація швидко привернула увагу міжнародної наукової спільноти.

Перспективи та практичні застосування

Професор Джунсук Ро, керівник дослідження, підкреслив вагомість результатів. “Ми подолали давню теоретичну межу”, – зазначив він. Хоча робота є фундаментальним дослідженням, її наслідки можуть бути революційними.

Відкриття відкриває шлях до принципово нових технологій. Серед перспективних застосувань – надефективні пристрої збору енергії. Також можливе створення надчутливих сенсорів нового покоління.

Системи зв’язку можуть отримати суттєві покращення. Ідеальне утримання хвиль дозволить розробити компоненти з мінімальними втратами. Це підвищить енергоефективність пристроїв.

Досягнення корейських вчених демонструє, як фундаментальні дослідження можуть порушувати усталені межі. Навіть явища, які вважалися теоретично неможливими, можуть бути реалізовані з правильним підходом та інженерною майстерністю.