Пирамида Хеопса может концентрировать радиоволны

Пирамида Хеопса может концентрировать электромагнитную энергию во внутренних камерах и фокусировать ее в пространство под своим основанием. К такому выводу пришли ученые, воздействовавшие на пирамиду радиоволнами, чтобы исследовать ее резонансный электромагнитный отклик.

 Результаты исследования физики планируют использовать при проектировании наночастиц, которые смогут воспроизводить подобные эффекты в оптическом диапазоне. Подобные наночастицы могут найти применение, например, при разработке сенсоров и эффективных солнечных элементов. Исследование опубликовано в Journal of Applied Physics.

Египетские пирамиды окружены множеством мифов и легенд, но достоверной научной информации о некоторых их качествах мало. В новой работе физики решили изучить, как пирамида будет взаимодействовать с электромагнитными волнами соразмерной, то есть резонансной, длины. 

Расчеты показали, что в таком резонансном состоянии пирамида способна концентрировать электромагнитное поле, причем плотность энергии во внутренних камерах пирамиды может быть существенно повышенной. Также оказалось, что пирамида способна фокусировать радиоволны в пространстве под основанием, где располагается третья недостроенная камера.

«Учитывая большой интерес к египетским пирамидам, мы решили взглянуть на Великую пирамиду (другое название пирамиды Хеопса — Великая пирамида Гизы, — прим. Indicator.Ru) как на частицу, резонансно рассеивающую радиоволны, — рассказывает один из авторов статьи Андрей Евлюхин. — Из-за недостатка сведений о физических свойствах пирамиды нам пришлось использовать некоторые допущения. Например, мы считали, что никаких неизвестных полостей в ней нет, а материал, из которого она сделана, однородно распределен в ее объеме и имеет свойства обычного известняка».

Чтобы объяснить полученные результаты, ученые провели мультипольный анализ. В физике этот метод применяют для того, чтобы изучить, как сложный объект взаимодействует с электромагнитным полем. Объект, рассеивающий поле, при этом заменяется на множество более простых источников излучения — мультиполей. Совокупность излучения мультиполей дает такую же картину, как рассеяние поля целым объектом. Поэтому, зная тип каждого мультиполя, можно предсказать и объяснить распределение и конфигурацию рассеянных полей в системе.

Такие выводы ученым удалось сделать благодаря численному моделированию и аналитическим методам физики. Сначала группа ученых из Университета ИТМО и Лазерного центра Ганновера (Германия) оценила, что резонансными для пирамиды будут радиоволны с диапазоном длин от 200 до 600 метров. Затем они смоделировали электромагнитный отклик пирамиды и рассчитали сечение экстинкции — долю энергии падающих волн, которую пирамида может рассеивать и поглощать в резонансных условиях. Затем для этих же условий ученые получили распределения электромагнитных полей внутри пирамиды.

Распространение электромагнитных волн внутри пирамиды Хеопса при разной длине радиоволны (от 200 до 400 метров). Черным прямоугольником показано положение так называемой Камеры царя

ITMO University, Laser Zentrum Hannover

Физики обратили внимание на пирамиду Хеопса при изучении особенностей взаимодействия света с диэлектрическими наночастицами. То, как наночастицы рассеивают свет, зависит от их размера, формы и показателя преломления материала, из которого они состоят. Варьируя эти параметры, можно определить резонансные режимы рассеяния и использовать их при разработке устройств для управления потоками света на наноуровне.

Теперь ученые планируют использовать полученные результаты, чтобы воссоздать похожие эффекты на наномасштабе. «Подобрав материал с подходящими электромагнитными свойствами, можно получить наночастицы пирамидальной формы, перспективные для практического применения в разработке наносенсоров и эффективных элементов для солнечной энергетики», — делится планами соавтор работы Полина Капитанова из Университета ИТМО.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (РНФ).