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60多年來，科學(xué)家們一直假設(shè)有可能觀測到一種不同形式的波反射，即所謂的時間反射。據(jù)最新一期《自然·物理學(xué)》雜志報道，美國紐約市立大學(xué)高級科學(xué)研究中心研究人員已將“時間反射”理論付諸實(shí)踐，觀察到電磁信號在定制的超材料中的時間反射，為其在整個電磁波段的操縱提供了第一個實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
當(dāng)人們照鏡子時，反射圖像是從鏡面反射的電磁光波產(chǎn)生的，這是一種被稱為空間反射的現(xiàn)象。同樣，聲波的空間反射形成回聲。此前，科學(xué)家們從未在電磁波中觀察到時間反射現(xiàn)象。原因是，材料的光學(xué)性質(zhì)不能以引起時間反射的速度和幅度輕易改變。
這一突破性實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致在超材料中傳輸?shù)南喈?dāng)大一部分寬帶信號瞬間被時間反轉(zhuǎn)和頻率轉(zhuǎn)換。這種效應(yīng)形成了一種奇怪的回聲，信號的最后一部分首先被反射。
研究人員表示：“如果你看著一面時間鏡子，你的倒影就會翻轉(zhuǎn)，你會看到你的背影，而不是你的臉。在這一觀察的聲學(xué)版本中，你會聽到類似于倒帶時發(fā)出的聲音。”
研究人員還證明，由于寬帶頻率轉(zhuǎn)換，時間反射信號的持續(xù)時間被延長。因此，如果眼睛可看到這些光信號，它們的所有顏色都會突然變化，這樣紅色就會變成綠色，橙色會變成藍(lán)色，黃色會變成紫色。
為了實(shí)現(xiàn)突破，研究人員使用了工程超材料。他們將寬帶信號注入一條大約6米長的蜿蜒金屬條中，印在一塊板上，上面裝載著連接到蓄電池電容器的密集電子開關(guān)陣列。然后，所有的開關(guān)同時被觸發(fā)，沿線的阻抗突然一致加倍。電磁特性的這種快速而巨大的變化產(chǎn)生了一個時間界面，測量信號攜帶了輸入信號的時間反轉(zhuǎn)副本。
該實(shí)驗(yàn)證明了可實(shí)現(xiàn)時間接口，并產(chǎn)生高效的寬帶電磁波的時間反轉(zhuǎn)和頻率變換。這一成果可為無線通信應(yīng)用以及小型、低能耗、基于波的計算機(jī)開發(fā)鋪平了道路。
來源：科技日報
