🕊️ 🔯 ☝🏿 有可能看到看不见的东西吗？电动力学方面的突破：偶极子可以让您秘密传输数据 🔄 💑 🔲

最近，久负盛名的《Physical Review X》杂志发表了一篇有关“具有环形偶极响应的介电超材料”的科学文章。它处理了由于激发特殊的“偶极子”模式而产生对电磁波完全透明的超材料的可能性。

我们求助于本文的作者之一Alexei Basharin，以获取有关偶极物理中一种独特现象即非辐射“偶极”的专家意见。特别是对于我们在GT上的企业博客，他同意以大众科学格式撰写一篇文章，并总结他的研究的独特性，并就发表在《科学》杂志上的一篇文章提供专家评论。自然交流。毫无疑问，

阿列克谢·巴沙林（Alexey Basharin）是该领域的杰出专家，他在希腊和法国的顶尖研究型大学中拥有多年的国外研究经验。目前，Alexey在Alexey Ustinov的领导下，在NUST“ MISiS”的“超导超材料”实验室中进行了研究。

NUST“ MISiS”实验室“超导超材料”实验室的设备，用于研究超导模式下的超材料，用于研究具有约瑟夫森结的超材料中的偶极子。

Anapol（来自希腊语-负粒子和极点）是一种非辐射源或散射体，能够在没有辐射电磁场的情况下发射矢量电势，并且在没有电场的情况下散射矢量电势。因此，我们可以获得独特的机会来隐藏各种对象，更确切地说是将它们屏蔽在电磁场之外，并获得用于隐藏数据传输的设备。而且，由于矢量电势的调制，数据传输是可能的，并且系统中将不存在电磁波（光）的通常传播。此外，这可能意味着我们根本看不到自然界中的许多物体和源头，因为它们不与电磁场相互作用，而仅与电势相互作用！

偶极（环形）电动力学是如此有趣且与众不同，以至于我们今天甚至无法说出电势如何在真空和其他介质中传播，它们的阻尼程度，它们在不同物体上的衍射过程等。最重要的是，如何接收和检测它们。毕竟，仍然没有能够固定电位及其场的设备。

Alexey Basharin， “超导超材料”
专家
实验室研究员，NUST“ MISiS”

什么是环形偶极子？

1957年，苏联物理学家Yakov Zeldovich引入了环形偶极矩的概念，以解释弱相互作用中原子核中的奇偶校验违规。环形偶极子是多极分解的一个单独的特殊元素，它对应于沿其子午线在圆环表面上循环的电流（所谓的多倍体电流）。 Zeldovich认为，这种激发是由于原子核中产生的静态电流（偶极子）引起的。由于已经预测了静态环形偶极子的存在，因此已经在许多固态系统中讨论了其重要性，包括铁电体和纳米铁磁体，多铁性体，分子磁体等。

动态环面力矩远不为人所知。虽然大学电学教科书中已知的标准多极分解描述了源所发射的场，但在这种分解中并未包括环形偶极矩，并且在经典的电动力学中经常没有考虑到环偶极矩，并且关于它的存在以及将其引入多极分解的必要性的争议仍在继续。与动态电偶极矩（例如，传统的电动振动器）在物理上不同，具有环形矩的源在远区中以相同的角动量和特性发射。因此，对于任何遥远的观察者来说，环形和电偶极矩是无法区分的。

动态环形偶极子的存在还表明，在建立电磁源的远场特性与激励该源的电荷/电流分布之间的关系时，应格外小心。这适用于研究电磁相互作用的许多科学领域，尤其对纳米光子学和等离激元学很重要，在这些领域中，电荷/激发电流的拓扑结构用于增加局部光场。另外，考虑到大量生物学上重要的大分子和蛋白质复合物的明确的环形拓扑结构，可以合理地预期与环形偶极矩相关的电磁相互作用的研究可以解释自然界中的许多生物学过程。简而言之，如果我们想确定其来源，当我们检查具有环形拓扑的对象时收到的信号时，我们可以将该对象用于其他事物，并且没有环形力矩，而可以有一个电力矩。那些。我们可以将从环形源接收到的信号当作来自传统电视天线—电振动器的信号，而源本身是不同的，它们的辐射场是相同的！在这里，需要考虑到环形力矩！在这里，需要考虑到环形力矩！在这里，需要考虑到环形力矩！

环形激励的检测是一项复杂的任务。动态环形偶极子与卷曲 B相互作用（磁场的涡旋）并与自由空间微弱地相互作用，而由于电和磁偶极矩甚至是电四极矩，较强的电磁效应可掩盖其表现。借助于超材料的概念，环形响应的实验检测直到最近才成为可能。通过使用人工结构化的介质在亚波长范围内控制电磁响应的性质，该概念使观察新奇的光学现象成为可能。环形偶极响应首先由南安普敦大学的研究人员证实（超材料中的环形偶极响应，T。Kaelberer，V. A. Fedotov，N. Papasimakis，D. P. Tsai和N. I. Zheludev，Science 330，1510（2010））于2010年应用于超材料中，该材料由特殊设计的环形拓扑金属超分子组成，具有降低的电和磁偶极矩，而环形响应在频谱上是隔离的，并共振增加到所测量的水平。该演示为测试环形电动力学的惊人现象开辟了道路，并刺激了对具有强环形响应的超材料和等离激元系统的研究。

是否有环形偶极子和偶极子？

2015年，有关检测介电粒子中动态环形响应的两个出版物立即出版。

的第一篇文章，我们在权威杂志出版物理评论X描述了由四个紧密间隔的电介质的钽酸锂microcylinders，其中由此提供的近场的M-谐振磁场模式之间的耦合的元分子中号在每个气缸激发。这些模式对应于相对于汽缸的轴线在相反方向上振荡并由具有平行于汽缸的轴线的矢量E的平面波激励的偏置电流j。

介电高分子中的环形矩激励

对于狭窄的频率范围，垂直于圆柱轴振动的磁矩m（以及磁场H）形成了磁场闭环的动态涡流，强烈地集中在亚分子内。在理想情况下，这种状态的特征在于零磁和电多极矩，以及非零环形偶极矩T沿着亚分子的轴振荡。但是，由于具有介电团簇的有趣的环形拓扑结构，作者能够在超分子中观察到一种不寻常的电磁场配置，其中，超分子中激发的电矩和超环矩的振幅相等，但相位相反，具有相消干涉，并且不会辐射外部磁场或同一个分子没有辐射损失。这遵循Zel'dovich的“偶极子”模型或Bohm和Weinstein（1948）的稳定原子概念。有趣的是，先验地由圆柱形介电簇组成的超材料具有低介电损耗。而且，通过这种超材料传播的波不会注意到它，并且会通过它而不会造成损失！多亏了“偶极子”激发，它不会遭受辐射损失，而是由于介电成分-热量或焦耳损失。因此，超材料变得对观察者透明且不可见。

发表在《自然通讯》 上的第二篇文章的作者声称观察到了硅纳米盘中的偶极子。来自俄罗斯，澳大利亚，德国和新加坡的作者的这项联合研究表明，环形和电偶极矩可以同时存在于单个硅粒子中，并且在受到光的照射时，它们会形成一个偶极子，因此，这种粒子所散射的场将不存在，我们不会我们可以看到纳米物体反射的光。

来自硅纳米盘和与偶极子对应的场的实验散射光谱（Nature Communications 6，8069 ，doi：10.1038 / ncomms9069）

本质上，“偶极子”就像哈利波特的隐形斗篷或纳米粒子的“斗篷”一样，将它们隐藏在遥远的观察者面前。这在理论上和理论上都是理想的，但是作者通过实验表明，环形力矩和电力矩之间的破坏性干涉会导致散射场减小，但与此同时，来自四极磁矩的贡献（自然而然无法抑制）仍然保留在散射场中。但是，尽管如此，研究人员仍观察到了远场中粒子散射光谱的明显下降。该结果证实了不辐射的偶极子的存在以及被其“隐藏”的纳米物体的不可见性！

非辐射的“偶极子”真的不可见吗？

但是，无辐射的偶极子真的那么看不见吗？在Zeldovich工作了将近40年之后，来自JINR RAS，Dubna Afanasyev等人的研究人员从理论上预测，当电动力系统中存在一个偶极子时，这种偶极子是由于对电偶极子和环形偶极子的破坏性干扰而产生的，因此会出现非平凡的情况！由于来自这种源的辐射，因此在其外部不存在电场和磁场，但是存在未衰减的矢量电势！这意味着什么？

在经典电动力学中，泊松引入的矢量电势经常被解释为正式引入的非物理量，仅是为了方便电动力学计算。但是，尽管如此，随着时间的流逝，自从电势概念引入物理学以来，研究人员提出了一个问题：“矢量电势是否具有物理意义？”。如果答案是肯定的，那么如何衡量呢？当量子粒子在没有磁场但具有矢量势的区域通过时发生相移时，该问题将由著名的Aaronov-Bohm静电效应部分地回答。那些。观察到关于粒子的信息的非辐射传递，或者观察到信息的调制而没有场的参与，即此信息是秘密的。尽管有许多参考文献（约1500篇）提到了Aaronov-Bohm的最初工作，并试图间接地测量矢量电势，但其物理性问题仍然是一个悬而未决的问题，并且是不同领域的许多研究人员期待已久的。动态的Aaronov-Bohm效应更加复杂和有趣！如何制作一个不发射电势但不发射电场和磁场的非辐射源？经典的电动力学为这个问题给出了一个完全准确的答案：如果我们没有电场，那么这些电场的势必不存在！但不是哪些会辐射电势而不会辐射电场和磁场？经典的电动力学为这个问题给出了一个完全准确的答案：如果我们没有电场，那么这些电场的势必不存在！但不是哪些会辐射电势而不会辐射电场和磁场？经典的电动力学为这个问题给出了一个完全准确的答案：如果我们没有电场，那么这些电场的势必不存在！但不是“ Anapole” Zeldovich！确实，根据阿凡纳西耶夫（Afanasyev）的著作，在电场和环形偶极子场的破坏性干扰期间，所产生的电场和磁场将消失，但与此同时，矢量电势也不会消失，因此无法通过量规转换排除在外！

回到上面提到的带有偶极矩的粒子，我们将回答文章标题中提出的问题，即可以检测偶极，但不是由于磁场，而是通过测量矢量电势。因此，观察者看不见的超微粒，由于其中一个非辐射的偶极子的激发，实际上变成了“半”看不见的。

矢量势将检测到偶极子

如何测量动态偶极子发射或反射的矢量电势？在NITU“ MISiS”的“超导超材料”实验室及其构成的超导超材料中进行了深入研究的约瑟夫森结，为我们探测“偶极子”及其潜力提供了良好的前景。实际上，约瑟夫逊结是一个量子力学的对象，流过的电流可以由矢量电势调制，并用偶极非平凡非辐射源对其进行辐照，这为我们提供了一个独特的机会，可以更准确地看到或“感觉”到矢量电势，由偶极子辐射并阐明了关于量子电势存在和物理意义的许多量子物理学问题，以及有关其用于数据传输以及电势与各种自然环境相互作用的许多其他问题？

持有人中具有约瑟夫森结的超导超材料样品

特别是，一个明显的突破将是将所描述的超材料用作量子计算机量子位的元素，其交互作用不是以牺牲场为代价，而是以潜力为代价，这是未来的任务，在本文的框架中谈论还为时过早。

因此，我们以乐观的态度结束本文，并希望在不久的将来看到NUST MISiS超导超材料实验室在检测不辐射的偶极子方面的第一个结果！

NITU“ MISiS”实验室“超导超材料”的工作室，其中以超导模式进行超材料研究以找到动态的偶极子。

有可能看到看不见的东西吗？电动力学方面的突破：偶极子可以让您秘密传输数据

什么是环形偶极子？

是否有环形偶极子和偶极子？

非辐射的“偶极子”真的不可见吗？

矢量势将检测到偶极子

More articles: