Впервые получен истинно "левовращающий" материал

(по материалам бюллетеня The American Institute of Physics Bulletin of Physics News Number 476 March 24, 2000).

Физики из San Diego разработали композитный материал UCSD (состоящий из сборки медных колец и проволок), у которого диэлектрическая и магнитная проницаемости обе отрицательные. Ожидается, что в этом веществе будут наблюдаться обратный эффект Доплера (свет от приближающегося источника "покраснеет", а от удаляющегося - "посинеет"), обратный эффект Снеллиуса (оптическая иллюзия, когда карандаш, опущенный в воду, кажется изогнутым), обратный эффект Черенкова.

Связь между направлениями электрического и магнитного полей и направлением распространения света описывается "правилом правой руки": если согнутые пальцы правой руки вращать по направлению от вектора электрического поля к вектору магнитного поля, то отогнутый большой палец указывает направление распространения света, которое совпадает с направлением распространения энергетического потока.

В композитном материале UCSD это не так. Скорость элементарных волн направлена в противоположную сторону направлению движения энергетического потока (видео-анимация находится на www-physics.ucsd.edu/~rshelby/lhmedia).

На рисунке показана экспериментальная установка. Микроволновое излучение входит в полость слева и падает на композитный материал, состоящий из медных прутков и дисков 1 см диаметром из тонкой листовой меди. Используемые материалы (медные провода и кольца) никакими необычными свойствами не обладают и сами по себе - немагнитные. Но, когда микроволновое излучение падало на ряды колец и проводов, то в них индуцировались маленькие токи, создающие собственные поля. В конечном счете, поля распространялись в одну сторону, тогда как электромагнитная энергия двигалась в другую.

Материал с такими свойствами был предсказан в 60-ых годах русским физиком В.Веселаго из ФИАНа (Soviet Physics Uspekhi, Jan-Feb 1968). Правда, в то время были неизвестны материалы с отрицательными значениями проницаемостей. Позднее John Pendry получил отрицательную диэлектрическую проницаемость в системе, состоящей из ряда проволок (Pendry et al., Physical Review Letters, 17 June, 1996), а отрицательную магнитную проницаемость - в системе, состоящей из совокупности небольших колец (Pendry et al., IEEE, Trans. MTT 47, 2075, 1999).

Sheldon Schultz (sschultz@ucsd.edu) и David Smith (drs@sdss.ucsd.edu), следуя предписаниям Pendry, смогли создать материал с отрицательными значениями обоих проницаемостей, по крайней мере, в микроволновом диапазоне частот. На пресс-конференции в Миннеаполисе Schultz и Smith сказали, что собираются изучать новые оптические эффекты, предсказанные Веселаго. Кроме того, они надеются приспособить их материал для более коротких длин волн.

Сообщение об открытии вызвало большой интерес. Marvin Cohen (UC Berkeley) заявил, что пока он не прочитал статью (Smith et al., Physical Review Letters, 1 May), он не мог и подумать, что такой материал возможен. Walter Kohn (UC Santa Barbara) (лауреат Нобелевской Премии по химии 1998г.) считает полученный результат чрезвычайно интересным.