En utilisant des méthodes bien connues de physique théorique pour étudier la réponse électromagnétique de la Grande Pyramide aux ondes radio, un groupe de recherche international a découvert que, dans des conditions de résonance électromagnétique, une pyramide peut concentrer l'énergie électromagnétique dans ses chambres internes et sous la base. L'étude est publiée dans le Journal of Applied Physics, Journal of Applied Physics.
L'équipe de recherche prévoit d'utiliser ces résultats théoriques pour développer des nanoparticules capables de reproduire des effets similaires dans le domaine optique. De telles nanoparticules peuvent être utilisées, par exemple, pour créer des capteurs et des cellules solaires performantes.
Alors que les pyramides égyptiennes sont entourées de nombreux mythes et légendes, nous disposons de peu d'informations scientifiquement fiables sur leurs propriétés physiques. Il s'est avéré que cette information s'avère parfois plus impressionnante que n'importe quelle fiction.
L'idée de mener une recherche physique est venue à l'esprit des scientifiques de l'ITMO (Université nationale de recherche de Saint-Pétersbourg sur les technologies de l'information, la mécanique et l'optique) et du Laser Zentrum Hannover.
Les physiciens se sont intéressés à la manière dont la Grande Pyramide interagirait avec les ondes électromagnétiques résonnantes, ou, en d'autres termes, avec des ondes de longueur proportionnelle. Des calculs ont montré que dans un état de résonance, une pyramide peut concentrer l'énergie électromagnétique dans les chambres internes de la pyramide, ainsi que sous sa base, où se trouve la troisième chambre inachevée.
Ces conclusions ont été obtenues sur la base de la modélisation numérique et des méthodes analytiques de la physique. Dans un premier temps, les chercheurs ont suggéré que les résonances dans la pyramide pourraient être causées par des ondes radio d'une longueur allant de 200 à 600 mètres. Ils ont ensuite modélisé la réponse électromagnétique de la pyramide et calculé la section efficace d'extinction. Cette valeur aide à estimer la quantité d'énergie des ondes incidentes qui peut être diffusée ou absorbée par la pyramide dans des conditions de résonance. Enfin, dans les mêmes conditions, les scientifiques ont obtenu la distribution des champs électromagnétiques à l'intérieur de la pyramide.
Distribution des champs électriques (a-d) et magnétiques (e-h) dans le plan xz d'une pyramide située dans l'espace libre. Les ondes incidentes sont polarisées le long de l'axe des x. Le rectangle noir à l'intérieur de la pyramide représente la «chambre du tsar». La direction de propagation des ondes planes incidentes est indiquée dans la figure ci-dessous:
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Distribution des grandeurs électriques (a - d) et des champs magnétiques (e - h) dans le plan xz d'une pyramide située dans l'espace libre. Les ondes incidentes (vers le haut) sont polarisées le long de l'axe des x. Le rectangle noir à l'intérieur de la pyramide représente la «chambre du tsar». La direction de propagation des ondes planes incidentes est indiquée dans la figure ci-dessous:
Pour expliquer les résultats, les scientifiques ont effectué une analyse multipolaire. Cette méthode est largement utilisée en physique pour étudier l'interaction entre un objet complexe et un champ électromagnétique. L'objet diffusant le champ est remplacé par un ensemble de sources de rayonnement plus simples: les multipôles. La collecte du rayonnement des multipôles coïncide avec la diffusion du champ sur l'ensemble de l'objet. Par conséquent, connaissant le type de chaque multipôle, il est possible de prédire et d'expliquer la distribution et la configuration des champs diffusés dans l'ensemble du système.
La Grande Pyramide a attiré les chercheurs en étudiant les interactions entre les nanoparticules lumineuses et diélectriques. La diffusion de la lumière par les nanoparticules dépend de leur taille, de leur forme et de leur indice de réfraction du matériau de départ. En modifiant ces paramètres, il est possible de déterminer les modes de diffusion résonnante et de les utiliser pour développer des dispositifs de contrôle de la lumière à l'échelle nanométrique.
«Les pyramides égyptiennes ont toujours attiré beaucoup d'attention. En tant que scientifiques, nous nous intéressions à eux, nous avons donc décidé de considérer la Grande Pyramide comme une particule dispersée émettant des ondes radio. En raison du manque d'informations sur les propriétés physiques de la pyramide, nous avons dû utiliser certaines hypothèses. Par exemple, nous avons supposé qu'il n'y avait pas de cavités inconnues à l'intérieur et que le matériau de construction ayant les propriétés du calcaire ordinaire était uniformément réparti à l'intérieur et à l'extérieur de la pyramide. En tenant compte de ces hypothèses, nous avons reçu des résultats intéressants qui peuvent trouver d'importantes applications pratiques », déclare Andrey Evlyukhin, directeur de recherche et coordinateur de recherche.
Les scientifiques prévoient maintenant d'utiliser les résultats pour reproduire des effets similaires à l'échelle nanométrique. «En choisissant un matériau aux propriétés électromagnétiques appropriées, nous pouvons obtenir des nanoparticules pyramidales avec la perspective d'une application pratique dans des nanocapteurs et des cellules solaires efficaces», déclare Polina Kapitainova, PhD en physique et technologie à l'Université ITMO.
