دانشمندان با مشاهده «پژواک‌های زمانی» در امواج الکترومغناطیسی شگفت‌زده شده‌اند - پدیده‌ای شگفت‌انگیز که وجود آن پیش از این، فقط فرضیه بود.

این اثر به چیزی مانند نگاه کردن در آینه و دیدن بازتاب پشت سر خود، یا شنیدن پژواک صدا اما با صدای معکوس، مانند زمانی که نوار به عقب پخش می‌شود، تشبیه شده است.

دانشمندان مدت‌ها است که فرضیه وجود چنین اثری را مطرح کرده‌اند. اما مشاهده آن دشوار بود زیرا رخ دادن آن به تغییر سریع و بنیادین ویژگی‌های یک ماده نیاز دارد.

اینک دانشمندان می‌گویند که با استفاده از نوع خاصی از مواد، این اتفاق را مشاهده کرده‌اند. پژوهشگران با ارسال سیگنال‌ها از طریق یک نوار فلزی و ایجاد تغییرات سریع در خواص فیزیکی، متوجه شدند که این سیگنال‌ها در زمان وارونه می‌شوند.

آندریا آلو، استاد سرشناس فیزیک در مرکز فارغ التحصیلان یورک در دانشگاه سیتی نیویورک و نویسنده مقاله اخیر، در اظهاراتی گفت: «دیدن آن واقعا هیجان‌انگیز بوده است، چرا که این پدیده برخلاف عقل سلیم، و اینکه چگونه امواج بازتابی در زمان در مقایسه با امواج بازتابی فضا متفاوت رفتار می‌کنند، خیلی وقت قبل پیش‌بینی شده بود.»

«ما با استفاده از یک طراحی فراماده پیچیده توانستیم شرایط تغییر ویژگی‌های مواد را در زمان به صورت ناگهانی و با تفاوت زیاد درک کنیم.»

بازتاب‌هایی که ما به دیدن آن‌ها عادت داریم، بازتاب‌های فضایی‌اند: امواج نور الکترومغناطیسی به سطح آینه‌ای برخورد می‌کنند، منعکس می‌شوند و اثری را ایجاد می‌کنند که به ما امکان می‌دهد از آینه‌ها و موارد دیگر استفاده کنیم.

این بازتاب‌های فضایی زمانی رخ می‌دهند که یک موج به یک مرز بخصوص، مانند یک آینه، برخورد می‌کند. اما بازتاب‌های زمانی به شکل‌های مختلفی با آن تفاوت دارند. – به عنوان مثال، آن‌ها زمانی رخ می‌دهند که کل محیطی که موج در حال عبور از آن است، به‌یک‌باره تغییر کند.

هنگامی که این اتفاق می‌افتد، بخشی از موج در زمان معکوس می‌شود و بسامد آن تغییر می‌کند. این همان اثری بود که دانشمندان امیدوار بودند در بررسی جدید مشاهده کنند.

پژوهشگران امیدوارند که این کشف بتواند به کاربردهای عملی متنوعی از جمله ارتباطات بی‌سیم و رایانه‌های جدید کوچک و کم‌مصرف منجر شود. پیش‌تر، تصور می‌شد که این کاربردها امکان پذیر نیستند، چرا که تغییر محیط با سرعت کافی بسیار دشوار است.

گنگیو شو، نویسنده اصلی مقاله و محقق پسادکترا در مرکز تحقیقات علوم پیشرفته در دانشگاه سیتی نیویورک، در اظهاراتی گفت: «مانع مهمی که در بررسی‌های قبلی از بازتاب زمانی جلوگیری کرد، این باور بود که برای ایجاد یک اتصال گذرا نیاز به انرژی زیادی است. تغییر دادن خواص یک محیط واسط با سرعتی کافی، یکنواخت و با کنتراست کافی، به منظور انعکاس دادن سیگنال‌‌های الکترومغناطیسی در زمان، بسیار دشوار است، زیرا آن‌ها بسیار سریع نوسان می‌کنند.»

«ایده ما این بود که از تغییر ویژگی‌های ماده میزبان خودداری کنیم و در عوض، یک فراماده ایجاد کنیم که در آن عناصر اضافی بتوانند به طور ناگهانی از طریق تغییرات سریع، اضافه یا کم شوند.»

مقاله‌ای که این یافته‌ها را شرح می‌دهد، «مشاهده بازتاب زمانی و انتقال بسامد پهن‌باند در واسط‌های زمانی فوتونیک»، در «نیچر فیزیکس» منتشر شده است.