La ricerca per scoprire nuovi modi pionieristici in cui manipolare il modo in cui la luce viaggia attraverso i materiali elettromagnetici ha preso un nuovo, svolta insolita.

Un progetto di ricerca innovativo, condotta da esperti dell'Università di Exeter, ha sviluppato un nuovo approccio teorico per costringere la luce a viaggiare attraverso materiali elettromagnetici senza alcuna riflessione.

La scoperta potrebbe aprire la strada a comunicazioni e tecnologie wireless più efficienti.

Il progetto si è concentrato sulla ricerca di nuovi tipi di materiali elettromagnetici in cui la luce può viaggiare in una sola direzione, senza alcun riflesso, usando le equazioni di Maxwell. Queste quattro equazioni fondamentali, pubblicato nel 1860 dal fisico James Clerk Maxwell, descrivere come i campi elettrici e magnetici si muovono nello spazio e nel tempo. Queste equazioni sono alla base di gran parte della tecnologia moderna dalle tecnologie ottiche e radio, alla comunicazione senza fili, radar e motori elettrici.

Questi nuovi materiali insoliti erano stati precedentemente compresi utilizzando idee che hanno vinto il premio Nobel 2016, idee prese in prestito da un'area astratta della matematica nota come topologia, che studia le proprietà delle forme che rimangono le stesse quando le si schiaccia e si modella.

La novità di questo lavoro è che ha trovato questi nuovi materiali elettromagnetici usando solo una leggera svolta sul concetto di indice di rifrazione delle scuole superiori.

Questa scoperta può semplificare la progettazione di materiali in cui la luce può propagarsi in una sola direzione e potrebbe, ad esempio, essere utilizzato per migliorare le telecomunicazioni in cui le informazioni si propagano come impulsi, informazioni che si perdono quando c'è riflessione.

Lo studio è pubblicato su una rivista leader Fisica della natura .

Mitchell Woolley, Il coautore e che ha svolto la ricerca mentre studiava Scienze Naturali presso l'Università di Exeter ha dichiarato:"Il nostro articolo verifica i limiti di come la luce può comportarsi utilizzando le equazioni di Maxwell e la teoria elettromagnetica per progettare materiali ottici esotici. Penso che la novità qui sia stata né utilizzando la topologia né i metodi tradizionali di simulazione numerica e ottimizzazione per trovare questi materiali".

Dottor Simon Horsley, l'autore principale dell'articolo e anche dall'Università di Exeter ha aggiunto:"C'è ancora molta fisica e matematica interessanti da trovare per capire come la luce si muove attraverso la materia. È molto soddisfacente che il semplice concetto di indice di rifrazione possa essere utilizzato in materiali così insoliti."