Jak zamienić laser w wiązkę ciągnika?

Foton ma mały pęd, który może nadać wszystkiemu, w co trafi, jak odkryli na początku ubiegłego wieku Arthur Compton i Peter Lebedev. Teraz wiemy, że fotony można wykorzystać do wypychania wszystkiego, od elektronów po żagle słoneczne.

Dzisiaj Jun Chen z Uniwersytetu Fudan w Chinach i kilku kumpli demonstruje sprzeczny z intuicją wynik, że fotony też mogą coś przyciągać. Innymi słowy, opracowali, jak wygenerować siłę ciągnącą do tyłu z promienia propagującego się do przodu.

Chen i kumple twierdzą, że jest to możliwe, gdy system spełnia dwa warunki. Po pierwsze, działa tylko w przypadku wiązek, w których pęd w kierunku propagacji jest mały, tak jak w przypadku wiązek, które jedynie odbijają się od obiektu. Po drugie, fotony muszą jednocześnie wzbudzać w cząstce kilka multipoli, które rozpraszają wiązkę.

Jeśli kąt rozpraszania jest odpowiedni, całkowity pęd w kierunku propagacji może być ujemny, co oznacza, że ​​cząsteczka jest przyciągana z powrotem w kierunku źródła, a światło staje się wiązką przyciągającą.

Nie należy tego mylić z różnymi mechanizmami optycznymi typu pinceta, w których cząsteczki uwięzione w wiązce podążają za gradientem natężenia światła. W tym przypadku cząstki zawsze osiągają pewien punkt równowagi, w którym intensywność osiąga maksimum.

Nowa siła Chen i spółki działa, gdy nie ma gradientu. Biorąc pod uwagę szansę, ich promień ściągający przeciągnie cząstkę z powrotem do źródła.

To przydatne dodatkowe narzędzie w zestawie sztuczek nanomanipulatora. Może to otworzyć nowe możliwości mikromanipulacji optycznej, której typowymi przykładami są transportowanie cząstek wstecz na dużą odległość i sortowanie cząstek, jak mówią Chen i spółka.

To jest praca teoretyczna, więc pozostał jeden element układanki do dopasowania. Wszystko, co muszą teraz zrobić, to zademonstrować, że ich belka ściągająca działa.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1102.4905 : Siła ciągnąca do tyłu z wiązki propagującej się do przodu

ukryć