"Лучи-тягачи" Владлена Шведова

Космические корабли в кинофантастике обычно используют притягивающие лучи для буксировки других судов или удержания их на месте. Обитатели летающих тарелок «воруют людей и коров, затягивая их лучом». Физики упорно трудятся, пытаясь перенести эту технологию из научной фантастики в реальность. В последнее время значительный прогресс достигнут командой лаборатории, разработавшей луч лазерного тягача, способный притягивать и отталкивать частицы примерно в 100 раз дальше, чем это было достигнуто ранее. Ведущим автором статьи, опубликованной в Nature Photonics, является Владлен Шведов из Австралийского национального университета в Канберре.

 

Известные направления исследований

Среди физиков, связанных с некоторыми лазерными и другими волновыми технологиями, тема лучей-тягачей известна давно, но команда Владлена, похоже, близка к прорыву в этой области. Ранее речь шла о простейшей реализации задачи перемещения частиц под воздействием известного светового (или иного) давления не от себя (так действует «космический ветер», сдувая атмосферу планет), а к себе. Приведём различные направления и опыты

1. «Испаряющий луч». Один из простейших приёмов (а это одна из программ НАСА по теме) следующий: луч лазера испаряет атомы и молекулы с поверхности твёрдых небесных тел с целью их последующей дистанционной фотометрии, с установлением состава космической материи.

2. «Оптические щипцы». С помощью встречно направленных лазерных пучков создаётся световое кольцо (луч-бублик). Этот эффект открыт японскими учеными. Американцы же позже, варьируя фазы и мощности, установили, что смешанный световой пучок позволяет нагревать воздух, что можно использовать для перемещения пылевидных объектов по направлению к излучателям. Высказывается надежда о возможной модернизации этого способа, чтобы снять ограничение его использования только в атмосфере.

3. «Электромагнитный вихрь» или «луч-соленоид», «световая мясорубка». В этом случае лазерный луч сочетается с электромагнитным воздействием, движение перемещаемых микрочастиц происходит по спирали навстречу лучу.

4. «Пучки Бесселя». Лазер Бесселя (луч Бесселя-Гаусса), как в 2011 г. показала группа китайских учёных, способен складываться в пучки излучения, обладающие способностью самовосстанавливаться, проходя сквозь небольшие препятствия, и обладает другими любопытными свойствами, с теоретической возможностью приводить в направленное движение частицы вещества, причём не только назад и вперёд.

5. «Полый луч». Австралийский национальный университет (ANU), в котором работает группа Шведова, для перемещения ранее уже использовал полый лазерный луч (выше описанные «оптические щипцы»), окружающий захватываемую мелкую и лёгкую частицу, заставляя её слегка подниматься с помощью клубов разогреваемого лучом воздуха, совершив ряд уточнений и модернизаций.

Известны и другие подходы к созданию луча притяжения. Например, на базе водной среды удалось добиться небольшого встречного перемещения частиц диаметром до 0,2 мм единственным лучом расположенного к ним почти вплотную лазера.

 

 

«Лучи-тягячи».

Группе австралийских исследователей, работавших с «Гауссовыми пучками» удалось создать лазерный пучок, способный перемещать мелкие предметы с расстояния 20 сантиметров. В опубликованном пресс-релизе Шведов заявил, что ограничителем в этом случае служили не параметры оборудования, а размеры лаборатории, выразив уверенность о возможности увеличения расстояний, с которых можно производить манипуляции предметами, используя «лучи-тягачи», до нескольких метров.

Пока что перемещению подвергались миниатюрные позолоченные полые стеклянные шарики. Причём двигал их уже не просто нагретый воздух, а микровзрывы воздуха, достигшего «горячей точки», образованной лазерным пучком.

Впечатляющий успех был получен и по части контроля. Достигнут высокий уровень управляемости перемещаемых объектов. Меняя поляризацию, можно отталкивать, приближать шарики или удерживать их в подвешенном состоянии.

В основе исследований – использование пучка полых лазерных лучей. Такой подход позволяет изменять геометрию луча, создавая фигуры наподобие кольца, пончика, полой звезды.

Пока что исследования ограничены водной и воздушной стихиями. Так, исследователи предполагают возможным втягивание из атмосферы частиц пыли, загрязняющих воздух.

Похожие статьи:

Наука и технологииУченые ТГУ создали для медиков уникальный лазер на парах стронция

Рейтинг
последние 5

Силваяр

рейтинг

+1

просмотров

454

комментариев

7
закладки

Комментарии