Usando métodos bem conhecidos da física teórica para estudar a resposta eletromagnética da Grande Pirâmide às ondas de rádio, um grupo de pesquisa internacional descobriu que, sob condições de ressonância eletromagnética, uma pirâmide pode concentrar energia eletromagnética em suas câmaras internas e sob a base. O estudo foi publicado no Journal of Applied Physics, Journal of Applied Physics.
A equipe de pesquisa planeja usar esses resultados teóricos para desenvolver nanopartículas que podem reproduzir efeitos semelhantes na faixa óptica. Essas nanopartículas podem ser usadas, por exemplo, para criar sensores e células solares de alto desempenho.
Embora as pirâmides egípcias sejam cercadas por muitos mitos e lendas, temos poucas informações cientificamente confiáveis sobre suas propriedades físicas. No final das contas, às vezes essa informação acaba sendo mais impressionante do que qualquer ficção.
A ideia de realizar um estudo físico veio à mente de cientistas da ITMO (Universidade Nacional de Pesquisa de Tecnologias da Informação, Mecânica e Óptica de São Petersburgo) e do Laser Zentrum Hannover.
Os físicos ficaram interessados em como a Grande Pirâmide interagiria com ondas eletromagnéticas ressonantes, ou, em outras palavras, com ondas de comprimento proporcional. Cálculos mostraram que, em um estado ressonante, uma pirâmide pode concentrar energia eletromagnética nas câmaras internas da pirâmide, bem como sob sua base, onde a terceira câmara inacabada está localizada.
Essas conclusões foram obtidas com base em modelagem numérica e métodos analíticos da física. No início, os pesquisadores sugeriram que as ressonâncias na pirâmide poderiam ser causadas por ondas de rádio com comprimentos de 200 a 600 metros. Eles então modelaram a resposta eletromagnética da pirâmide e calcularam a seção transversal da extinção. Este valor ajuda a estimar quanto da energia da onda incidente pode ser espalhada ou absorvida pela pirâmide em condições ressonantes. Finalmente, nas mesmas condições, os cientistas obtiveram a distribuição dos campos eletromagnéticos dentro da pirâmide.
Distribuição de campos elétricos (a-d) e magnéticos (e-h) no plano xz de uma pirâmide localizada no espaço livre. As ondas incidentes são polarizadas ao longo do eixo x. O retângulo preto dentro da pirâmide representa a "Câmara do czar". A direção de propagação das ondas do plano incidente é mostrada na figura abaixo:
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Distribuição das grandezas elétricas (a - d) e campos magnéticos (e - h) no plano xz de uma pirâmide localizada no espaço livre. As ondas incidentes (para cima) são polarizadas ao longo do eixo x. O retângulo preto dentro da pirâmide representa a "Câmara do czar". A direção de propagação das ondas do plano incidente é mostrada na figura abaixo:
Para explicar os resultados, os cientistas realizaram uma análise multipolar. Este método é amplamente utilizado na física para estudar a interação entre um objeto complexo e um campo eletromagnético. O objeto de espalhamento de campo é substituído por um conjunto de fontes de radiação mais simples: multipolares. A coleta de radiação de multipolares coincide com o espalhamento do campo em todo o objeto. Portanto, conhecendo o tipo de cada multipolo, é possível prever e explicar a distribuição e configuração dos campos espalhados em todo o sistema.
A Grande Pirâmide atraiu pesquisadores ao estudar as interações entre a luz e as nanopartículas dielétricas. O espalhamento da luz pelas nanopartículas depende de seu tamanho, forma e índice de refração do material de partida. Ao alterar esses parâmetros, pode-se determinar os modos de espalhamento ressonante e usá-los para desenvolver dispositivos para controlar a luz em nanoescala.
“As pirâmides egípcias sempre chamaram muita atenção. Nós, como cientistas, estávamos interessados neles, então decidimos olhar para a Grande Pirâmide como uma partícula espalhada que emite ondas de rádio. Devido à falta de informações sobre as propriedades físicas da pirâmide, tivemos que usar alguns pressupostos. Por exemplo, presumimos que não há cavidades desconhecidas no interior e que o material de construção com as propriedades do calcário comum está uniformemente distribuído dentro e fora da pirâmide. Levando essas suposições em consideração, recebemos resultados interessantes que podem encontrar importantes aplicações práticas”, disse Andrey Evlyukhin, supervisor de pesquisa e coordenador de pesquisa.
Os cientistas agora planejam usar os resultados para reproduzir efeitos semelhantes em nanoescala. “Ao escolher um material com propriedades eletromagnéticas adequadas, podemos obter nanopartículas piramidais com a perspectiva de aplicação prática em nanosensores e células solares eficientes”, diz Polina Kapitainova, PhD em Física e Tecnologia da ITMO University.
