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“牽引光束”首次在微觀層面上吸引物質(zhì)向光束源移動

發(fā)布時間:2013-02-01 作者: 來源:中國科技網(wǎng) 瀏覽:520727

      在“光鑷”已于醫(yī)學領域大行其道的今天,真正的“牽引光束”卻還是紙上談兵嗎?據(jù)英國《每日郵報》和《物理世界》雜志在線版1月26日消息稱,英國圣安德魯斯大學團隊與捷克科學儀器研究所(ISI)經(jīng)過多年的努力,首次實現(xiàn)在微觀層面上真實牽引目標物體??聚苯乙烯顆粒向光束源移動,建造了與科幻作品所描述相同的簡易版“牽引光束”。但在能吸引一艘飛船之前,該成果將首先應用于醫(yī)學領域。相關研究發(fā)表在《自然?光子學》雜志上。

      “牽引光束”這一名詞來自科幻作品。在人們的構思中,該裝置能夠突破引力范疇,將物體牽引到自己身邊,看上去就似“隔空取物”。其出現(xiàn)的經(jīng)典場面,如《星際迷航》系列中利用光束將星艦吸引到安全地帶,及《星球大戰(zhàn)》中千年隼號飛船被牽引光束拉進死星的情景。這種可怕的力量被認為是一束高密度的引力子流,能產(chǎn)生高強度的引力波和引力場,將目標物體吸引過來。

      不過,一直屢有報道的“牽引光束”,其實多是建立在光輻射壓原理上利用光去移動物體,實際應用已并不新鮮,目前強大的“光鑷”正被廣泛地應用于操作細胞甚至是納米水平的物質(zhì)。但其“把持”住目標物體的關鍵仍是利用激光的焦點,想要移動物體,首先要移動焦點。

      但根據(jù)真正“牽引光束”的理論,光束可以使目標物體向光源方向移動而不需調(diào)整焦點。在現(xiàn)有技術層面,這一領域的探索可謂進展緩慢,因為創(chuàng)建“牽引光束”要面臨的挑戰(zhàn)相當直觀:當光流碰到物體時,固體物質(zhì)會帶走光子流,這是絕大多數(shù)光場中都會發(fā)生的情況。

      在過去3年左右時間里,科學家證明了在一定參數(shù)下以上情況會反轉。由此才沒有放棄追逐科幻作品中描述的真正“牽引光束”。就在幾個月前,紐約大學物理學家大衛(wèi)?格里爾已經(jīng)鋪設好理論并為其架構了一個十分近似的模型,而此次英國與捷克團隊則在實驗室中完成了這個簡易版本的“牽引光束”。

      實驗中,作為目標物體的聚苯乙烯顆粒大小不等,分別是400納米和1000納米。研究人員使用兩束激光與一個透鏡替代了基于貝塞爾光束的光場,構建起的光束不但可吸引這些顆粒,還可通過調(diào)整光束實現(xiàn)只吸引400納米的顆粒或是只吸引1000納米的顆粒。

      研究人員表示,此次運用的概念允許更大力度的“牽引光束”,也允許人們在更大程度上控制光偏振。盡管目前作用目標只能是有限的微觀粒子,但仍成就斐然,新成果首先有望惠澤醫(yī)學和微生物學等領域,改善血液測試及大力提高人們診斷疾病的能力。

      而據(jù)福布斯新聞網(wǎng)稱,有志打造此類“牽引光束”的還包括美國國家航空航天局(NASA)。NASA自2011年起一直想方設法讓科幻中能使巨大物體突破引力范疇的“牽引光束”裝置成為現(xiàn)實,以用其遠程捕獲行星或大氣粒子,送到漫游機器人或軌道航天器上去加以進一步分析。但人們相信NASA的野心絕不止于牽引回來一點點星際灰塵,而是巴望著有朝一日僅用光束就能移動太空飛船。

 

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