Kontinuum stanu związanego, znane również jako BIC (bound state in the continuum), znalazło się w centrum zainteresowania badaczy za sprawą działań, które jeszcze przed II wojną światową podjęli John von Neumann i Eugene Wigner. To właśnie oni stwierdzili, iż fale mogą zachowywać się w bardzo nietypowy sposób, co określili mianem kontinuum stanu związanego.
Czytaj też: Gaz kwantowy zachowuje się wbrew prawom fizyki. Naukowcy nie mogą w to uwierzyć
Cechą wyróżniającą BIC jest to, że energia pozostaje uwięziona w układzie, choć logika podpowiadałaby, że powinna z niego uciekać. Oczywiście papier może przyjąć wiele, podobnie jak ludzka wyobraźnia. Z tego względu tę teoretyczną koncepcję uznawano raczej za coś wyjątkowo nieprawdopodobnego. Rzeczywistość pokazała jednak, iż potrafi zaskoczyć.
Przełomu dokonali naukowcy z południowokoreańskiego POSTECH. Zaproponowany przez nich eksperyment polegał na uwięzieniu fal mechanicznych wewnątrz pojedynczego rezonatora. W realizacji tego celu pomogły im niewielkich rozmiarów cylindryczne pręty kwarcowe. Stanowiły one składniki systemu odpowiedzialnego za kontrolę sposobu poruszania się fal mechanicznych. Nadzorując interakcje pomiędzy rzeczonymi prętami członkowie zespołu badawczego mieli wpływ na zachowanie samych fal.
Dzięki wynikom ostatnich eksperymentów naukowcy z Korei Południowej uzyskali odpowiedź na pytanie o to, czy energia może zostać uwięziona w układzie bez strat. Fenomen ten jest związany z tzw. kontinuum stanu związanego
O tym, co wydarzyło się później, możemy przeczytać w Physical Review Letters. Autorzy publikacji odnotowali między innymi, iż fala mechaniczna mogła ulec zamknięciu w obrębie pręta praktycznie bez strat energii. Fizycy określają ten fenomen mianem kontinuum stanu związanego z ochroną polaryzacyjną.
W ramach dalszych działań naukowcy połączyli kilka prętów, co doprowadziło ich do kolejnego kluczowego wniosku. Okazało się bowiem, że uwięzione fale mogą rozciągać się wzdłuż całego łańcucha – również bez strat energii. To naprawdę zadziwiające, ponieważ “coś” ogranicza rozchodzenie się fal, choć nie widać jakichkolwiek fizycznych barier, które mogłyby za to odpowiadać.
Czytaj też: Chińczycy mają materiał, z którego zrobią pojazdy przyszłości. Ten stop nie ma sobie równych
Energia, która pozostaje uwięziona nawet w czasie przemieszczania się fali przez układ, wprowadziła badaczy w osłupienie. Tym bardziej, że dokonane postępy prawdopodobnie będą oznaczały szereg praktycznych korzyści. Jak to możliwe? Wszystko sprowadza się do faktu, iż wiele urządzeń, z których korzystamy na co dzień, zawiera rezonatory. Są to między innymi smartfony, smartwatche czy kuchenki mikrofalowe.
Obecnie stosowane rezonatory mają szereg ograniczeń, dlatego nowe podejście do tej kwestii mogłoby okazać się rewolucyjne. Magazynowanie energii bez strat mogłoby oznaczać możliwość projektowania wydajniejszych urządzeń, które do działania nie wymagają stałego źródła zasilania. Takowe działałyby zarazem dłużej niż do tej pory. Poza tym autorzy ostatniego przełomu mówią o rozwoju technologii wykrywania i sygnalizacji.