Resonant amplification in particles charged to a surface potential of 20V... Credit: SAS

Une explication théorique a été proposée sur la façon dont les électrons libres en excès dans la couche superficielle des particules affectent le rayonnement micro-onde incident.

Une équipe  de l’Académie slovaque des sciences et de la Faculté de mathématiques, de physique et d’informatique du Royaume-Uni a récemment publié le principe théorique de la façon dont les électrons libres en excès dans la couche superficielle des particules affectent le rayonnement micro-ondes incident. Des modifications du champ électromagnétique se produisent à proximité des particules et dans la zone dite lointaine.

Cependant, ces phénomènes ne peuvent être observés que si la fréquence du rayonnement et la taille des particules sont dans une certaine relation de résonance. L’amplitude et la largeur de la résonance dépendent de la fonction diélectrique du matériau et du nombre de porteurs de charges libres à la surface des particules.

Phénomènes anormaux

Cet effet peut expliquer certains phénomènes micro-ondes anormaux observés dans l’atmosphère terrestre – notamment certaines pannes apparemment incompréhensibles des lignes de communication micro-ondes pendant les tempêtes de poussière.

« En raison de l’électrification de contact, même les particules de poussière non absorbantes ont tendance à acquérir une charge électrique excédentaire dans de telles conditions, de sorte que leur couche superficielle acquiert des propriétés “métalliques” », explique Mgr Miroslav Kocifaj, PhD, d’ÚSTARCH SAS et ajoute que ces phénomènes peuvent être interprétés par une augmentation de l’indice de réfraction et de l’impédance complexes.

Augmentation des phénomènes de résonance

Ces travaux ont été publiés dans le Journal of Geophysical Research : Atmospheres et l’équipe a montré qu’une augmentation significative des phénomènes de résonance dans les particules chargées par rapport aux particules électriquement neutres se produit principalement à des fréquences de l’ordre du gigahertz (1-10 GHz).

« C’est un domaine dans lequel fonctionnent également les radars météorologiques et les systèmes de communication. La résonance induite par les charges dans les particules chargées à la limite inférieure de cette bande de fréquences s’est avérée suffisamment importante pour expliquer l’augmentation de l’atténuation des micro-ondes, qui est autrement difficile à obtenir en augmentant l’humidité relative – c’est-à-dire le paramètre qui contribue à l’augmentation supplémentaire de l’atténuation des micro-ondes », explique M. Kocifaj.

L’excès de charge affecte la fréquence des GHz

Selon le scientifique, la découverte que la charge excédentaire à la surface des particules affecte la partie inférieure de la bande de fréquence GHz a conduit à une nouvelle application fondée sur la reconstruction numérique des propriétés optiques des particules afin de pouvoir cibler les micro-ondes à une fréquence spécifique.

« En distribuant des particules appropriées dans l’environnement entre deux nœuds de communication, on peut annuler délibérément certaines fréquences des lignes de communication micro-ondes », ajoute M. Kocifaj.

Cet article a d’abord été publié par la SAS.

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