211service.com
Hvordan man forvandler en laser til en traktorstråle
En foton har et lille momentum, som den kan give til alt, hvad den rammer, som Arthur Compton og Peter Lebedev opdagede i begyndelsen af forrige århundrede. Vi ved nu, at fotoner kan bruges til at skubbe alt fra elektroner til solsejl.
I dag demonstrerer Jun Chen fra Fudan University i Kina og et par venner det kontraintuitive resultat, at fotoner også kan trække ting. Med andre ord har de fundet ud af, hvordan man genererer en bagudgående trækkraft fra en fremadgående stråle.
Chen og venner siger, at dette er muligt, når systemet opfylder to betingelser. For det første virker det kun for stråler, hvor momentum i udbredelsesretningen er lille, som det er tilfældet for stråler, der blot kigger af et objekt. For det andet skal fotonerne samtidigt excitere flere multipoler i partiklen, som spreder strålen.
Hvis spredningsvinklen er helt rigtig, kan det samlede momentum i udbredelsesretningen være negativt, hvilket betyder, at partiklen trækkes tilbage mod kilden, og lyset bliver til en traktorstråle.
Dette må ikke forveksles med forskellige optiske pincetmekanismer, hvor partikler fanget i en stråle følger lysets intensitetsgradient. I dette tilfælde når partiklerne altid et ligevægtspunkt, hvor intensiteten når et maksimum.
Chen og cos nye kraft virker, når der ikke er nogen gradient. Givet chancen, vil deres traktorstråle trække en partikel helt tilbage til kilden.
Det er et praktisk ekstra værktøj i nanomanipulatorens kasse med tricks. Dette kan åbne nye veje for optisk mikromanipulation, hvoraf typiske eksempler inkluderer transport af en partikel baglæns over en lang afstand og partikelsortering, siger Chen og co.
Dette er en teoriopgave, så der er en brik af puslespillet tilbage, der passer. Det eneste, de skal gøre nu, er at demonstrere, at deres traktorbjælke virker.
Ref: arxiv.org/abs/1102.4905 : Baglæns trækkraft fra en fremadgående stråle