Физики из Российской академии наук создали генератор Т-лучей, способных разрушать металлические конструкции пока неизвестным науке способом, и проверили его в деле, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Терагерцовое излучение относится к числу самых перспективных направлений исследований в области оптики, микроэлектроники и в других высокотехнологичных сферах. В перспективе волны такого типа можно приспособить для сверхскоростной передачи информации, наблюдения за работой живых клеток в режиме реального времени и множества других целей.
Михаил Агранат из Объединенного института высоких температур РАН в Москве и его коллеги выяснили, что терагерцовое излучение можно применять и для других целей, создав установку, способную вырабатывать Т-лучи очень высокой интенсивности.
Когда такие лучи сталкиваются с "непрозрачной" для них материей, такой как металл или вода, она их поглощает. При этом лучи вырабатывают электрические поля, мощность которых может сильно варьироваться. В прошлом, как отмечают российские исследователи, сила этих полей была низкой, и их заинтересовало, как поменяется поведение "просвечиваемой" материи при повышении интенсивности этих полей.
Для этого физики собрали и протестировали уникальный терагерцовый "лазер", позволяющий создать электромагнитное поле с напряжением до 100 миллионов вольт на сантиметр длины, что примерно эквивалентно тому, какие поля возникают при ударах молний. По словам ученых, ни одна установка в мире не может достичь подобных показателей.
Экспериментируя с этим излучателем, ученые обстреливали с его помощью пластинки и пленки из алюминия, меняя мощность лучей и другие их свойства. В определенный момент времени импульс Т-лучей пробил дырку в фольге, что крайне удивило Аграната и его коллег — как раньше считали ученые, терагерцовое излучение должно быстро затухать при движении через металл и не причинять ему никакого вреда.
Открыв этот феномен, физики попытались повторить его и нащупать ту границу, где терагерцовое излучение начинает разрушать металл. Как показали наблюдения, для прожигания необходим достаточно сильный импульс, имеющий энергетическую плотность примерно в 150 милливатт на квадратный сантиметр.
Если мощность излучателя снизится даже на самое небольшое значение, то отверстие в металлической пластине не появится, однако на ее поверхности начнут выступать "шрамы".
"Мы обнаружили очень удивительный эффект. При большом количестве импульсов с мощностью ниже пороговой появляется разрушение странного, необычного типа. Объяснить его пока не удается, но, по крайней мере, механизм инициирования его мы предположили. Как мы считаем, это происходит из-за электрострикции, увеличения объема материала под действием электрического поля", — отмечает физик.
В ближайшее время Агранат и его коллеги планируют продолжить эксперименты, в ходе которых они надеются понять, почему Т-лучи начинают "выжигать" отверстия в металле только при достижении определенной энергетической плотности и почему менее мощные импульсы терагерцовых волн оставляют "царапины" на поверхности. Сами же излучатели такого рода можно использовать для тонкой обработки металлов и других целей.