Великая пирамида Гизы — одно из самых захватывающих сооружений в мире. Это чудо архитектуры и инженерии выдержало испытание временем более 4,500 лет. Несмотря на все, что мы знаем о ней, вокруг Великой пирамиды все еще есть загадки, которые продолжают сбивать с толку ученых и историков.
В июле 2018 года новое исследование показало, что Великая пирамида в Гизе может фокусировать электромагнитную энергию, и это открытие ошеломило экспертов в этой области. Это новаторское исследование открывает новые возможности использования этой древней структуры и поднимает вопросы о знаниях древних египтян об электромагнитной энергии.
Международная исследовательская группа применила методы теоретической физики для изучения электромагнитного отклика Великой пирамиды на радиоволны. Ученые предсказали, что в условиях резонанса пирамида может концентрировать электромагнитную энергию в своих внутренних камерах и под основанием. Исследовательская группа планирует использовать эти теоретические результаты для разработки наночастиц, способных воспроизводить аналогичные эффекты в оптическом диапазоне. Такие наночастицы могут быть использованы, например, для разработки сенсоров и высокоэффективных солнечных элементов. Исследование было опубликовано в Журнале прикладной физики.
Хотя египетские пирамиды окружены множеством мифов и легенд, у исследователей мало достоверной научной информации об их физических свойствах. Физики недавно заинтересовались тем, как Великая пирамида будет взаимодействовать с электромагнитными волнами резонансной длины. Расчеты показали, что в резонансном состоянии пирамида может концентрировать электромагнитную энергию как в своих внутренних камерах, так и под своим основанием, где находится третья недостроенная камера.
Эти выводы были получены на основе численного моделирования и аналитических методов физики. Исследователи сначала подсчитали, что резонансы в пирамиде могут быть вызваны радиоволнами длиной от 200 до 600 метров. Затем они сделали модель электромагнитного отклика пирамиды и рассчитали сечение экстинкции. Это значение помогает оценить, какая часть энергии падающей волны может быть рассеяна или поглощена пирамидой в условиях резонанса. Наконец, для тех же условий ученые получили распределение электромагнитного поля внутри пирамиды.
Чтобы объяснить результаты, ученые провели мультипольный анализ. Этот метод широко используется в физике для изучения взаимодействия сложного объекта с электромагнитным полем. Объект, рассеивающий поле, заменяется набором более простых источников излучения: мультиполей. Сбор мультипольного излучения совпадает с полем рассеяния на всем объекте. Поэтому, зная тип каждого мультиполя, можно предсказать и объяснить распределение и конфигурацию рассеянных полей во всей системе.
Великая пирамида привлекала исследователей, когда они изучали взаимодействие света и диэлектрических наночастиц. Рассеяние света наночастицами зависит от их размера, формы и показателя преломления исходного материала. Варьируя эти параметры, можно определять режимы резонансного рассеяния и использовать их для создания устройств управления светом на наноуровне.
«Египетские пирамиды всегда привлекали большое внимание. Нас, как ученых, они тоже интересовали, поэтому мы решили посмотреть на Великую пирамиду как на частицу, резонансно рассеивающую радиоволны. Из-за отсутствия информации о физических свойствах пирамиды нам пришлось использовать некоторые предположения. Например, мы предполагали, что внутри пирамиды нет неизвестных полостей, а строительный материал со свойствами обычного известняка равномерно распределен внутри и снаружи пирамиды. Сделав эти предположения, мы получили интересные результаты, которые могут найти важные практические приложения», — говорит д-р техн. Андрей Евлюхин, научный руководитель и координатор исследования.
Теперь ученые планируют использовать результаты для воспроизведения подобных эффектов в наномасштабе. «Выбирая материал с подходящими электромагнитными свойствами, мы можем получить пирамидальные наночастицы, перспективные для практического применения в наносенсорах и эффективных солнечных элементах, — говорит Полина Капитанова, к.т.н., сотрудница физико-технического факультета Университета ИТМО.
Исследование, первоначально опубликованное на Журнал прикладной физики, Прочтите здесь.
