En internationell forskargrupp har tillämpat metoder inom teoretisk fysik för att undersöka den stora pyramidens elektromagnetiska reaktion på radiovågor. Forskare förutspådde att under resonansförhållanden, pyramiden kan koncentrera elektromagnetisk energi i sina inre kammare och under basen. Forskargruppen planerar att använda dessa teoretiska resultat för att designa nanopartiklar som kan reproducera liknande effekter inom det optiska området. Sådana nanopartiklar kan användas, till exempel, att utveckla sensorer och högeffektiva solceller. Studien publicerades i Journal of Applied Physics .

Medan egyptiska pyramiderna är omgivna av många myter och legender, forskare har lite vetenskapligt tillförlitlig information om deras fysikaliska egenskaper. Fysiker intresserade sig nyligen för hur den stora pyramiden skulle interagera med elektromagnetiska vågor av resonanslängd. Beräkningar visade att i resonant tillstånd, pyramiden kan koncentrera elektromagnetisk energi i dess inre kammare såväl som under dess bas, där den tredje ofullbordade kammaren är belägen.

Dessa slutsatser härleddes på basis av numerisk modellering och fysikanalytiska metoder. Forskarna uppskattade först att resonanser i pyramiden kan induceras av radiovågor med en längd som sträcker sig från 200 till 600 meter. Sedan gjorde de en modell av pyramidens elektromagnetiska respons och beräknade utsläckningstvärsnittet. Detta värde hjälper till att uppskatta vilken del av den infallande vågenergin som kan spridas eller absorberas av pyramiden under resonansförhållanden. Till sist, för samma villkor, forskarna fick den elektromagnetiska fältfördelningen inuti pyramiden.

För att förklara resultaten, forskarna genomförde en multipolanalys. Denna metod används ofta inom fysiken för att studera interaktionen mellan ett komplext objekt och elektromagnetiskt fält. Objektet som sprider fältet ersätts av en uppsättning enklare strålningskällor:multipoler. Samlingen av multipolstrålning sammanfaller med fältspridningen av ett helt objekt. Därför, att känna till typen av varje multipol, det är möjligt att förutsäga och förklara fördelningen och konfigurationen av de spridda fälten i hela systemet.

Den stora pyramiden lockade forskarna medan de studerade interaktionen mellan ljus och dielektriska nanopartiklar. Spridningen av ljus från nanopartiklar beror på deras storlek, källmaterialets form och brytningsindex. Genom att variera dessa parametrar, det är möjligt att bestämma resonansspridningsregimerna och använda dem för att utveckla anordningar för att styra ljus på nanoskala.

"Egyptiska pyramider har alltid väckt stor uppmärksamhet. Vi som vetenskapsmän var också intresserade av dem, så vi bestämde oss för att se på den stora pyramiden som en partikel som skingrar radiovågor resonant. På grund av bristen på information om pyramidens fysiska egenskaper, vi var tvungna att använda några antaganden. Till exempel, vi antog att det inte finns några okända hålrum inuti, och byggnadsmaterialet med egenskaperna hos en vanlig kalksten är jämnt fördelat in och ut ur pyramiden. Med dessa antaganden gjorda, vi fick intressanta resultat som kan hitta viktiga praktiska tillämpningar, " säger Dr. Sc. Andrey Evlyukhin, vetenskaplig handledare och samordnare av forskningen.

Nu, forskarna planerar att använda resultaten för att reproducera liknande effekter på nanoskala. "Välja ett material med lämpliga elektromagnetiska egenskaper, vi kan erhålla pyramidformade nanopartiklar med ett löfte om praktisk tillämpning i nanosensorer och effektiva solceller, " säger Polina Kapitainova, Ph.D., medlem av fakulteten för fysik och teknik vid ITMO University.