Ακτίνα έλξης

«Πειραγμένο» λέιζερ λειτουργεί ως ρυμουλκό

«Πειραγμένο» λέιζερ λειτουργεί ως ρυμουλκό
Οι ακτίνες Bessel θα γινόταν ορατές ως ομόκεντροι κύκλοι αν έπεφταν κατευθείαν στα μάτια του παρατηρητή  
in.gr audio player
Χονγκ Κονγκ
Μέχρι σήμερα, οι φυσικοί γνώριζαν ότι τα λέιζερ μπορούν να σπρώχνουν μικρά αντικείμενα. Τώρα, όμως, ερευνητές στην Κίνα παρουσιάζουν μια νέα πειραματική διάταξη, χάρη στην οποία τα λέιζερ μπορούν να έλκουν αντικείμενα από μακριά.

Το φως των λέιζερ δεν έχει μεν μάζα, παραδόξως όμως έχει ορμή: τα φωτόνια ασκούν μια μικρή πίεση στα αντικείμενα πάνω στα οποία προσπίπτουν. Αν τα αντικείμενα αυτά έχουν μεγάλη επιφάνεια και μικρό βάρος, το φως μπορεί να τα αναγκάσει να κινηθούν. Αυτό συμβαίνει για παράδειγμα στα λεγόμενα «ηλιακά ιστία», τα οποία έχουν χρησιμοποιηθεί πειραματικά για ταξίδια στο Διάστημα με τη δύναμη της λιακάδας.

Φαίνεται όμως ότι το φως ορισμένων λέιζερ μπορεί να λειτουργεί και με τον αντίθετο τρόπο, ασκώντας έλξη σε μικροσκοπικά αντικείμενα.

«Η χρήση μιας ακτίνας φωτός για την έλξη ενός σωματιδίου προς τα πίσω φαίνεται να αντιβαίνει την καθημερινή λογική. Εμείς δείχνουμε ότι αυτό είναι δυνατόν» γράφουν οι Κινέζοι ερευνητές. Η δημοσίευσή τους δεν έχει ακόμα υποβληθεί σε έλεγχο, είναι όμως διαθέσιμη στη μορφή προέκδοσης μέσω της υπηρεσίας arXiv.

Για να πετύχει αυτό το παράδοξο φαινόμενο, η ερευνητική ομάδα (μοιρασμένη στο Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ και στο Πανεπιστήμιο Φουντάν της Σαγκάης) χρησιμοποίησε ένα είδος λέιζερ που εκπέμπει ακτίνες Bessel.

Οι ακτίνες Βessel είναι ηλεκτρομαγνητικά ή ακόμα και ηχητικά κύματα τα οποία υπακούουν στις εξισώσεις του Γερμανού μαθηματικού Φρίντριχ Μπέσελ. Σε αντίθεση με τα «κανονικά» κύματα, τα κύματα Bessel δεν διαχέονται και δεν διαθλώνται καθώς κινούνται στο χώρο.

Στην πράξη, μια δέσμη λέιζερ Bessel θα γινόταν ορατή ως φωτεινοί ομόκεντροι κύκλοι, αν έπεφτε κατευθείαν στα μάτια του παρατηρητή.

Οι υπολογισμοί των ερευνητών δείχνουν ότι μια δέσμη Bessel μπορεί να ασκήσει έλξη αν στοχεύσει ένα αντικείμενο υπό συγκεκριμένη γωνία. Στο πρώτο στάδιο, τα φωτόνια της δέσμης απορροφώνται από τα μόρια του αντικειμένου και εκπέμπονται εκ νέου στο γύρω χώρο. Αυτή η επανεκπομπή δημιουργεί στη συνέχεια νέες φωτεινές ακτίνες, οι οποίες έχουν αντίθετη κατεύθυνση από τη δέσμη του λέιζερ.

Με τη σειρά τους, οι ακτίνες αυτές ασκούν πίεση στο αντικείμενο και το σπρώχνουν προς την κατεύθυνση της αρχικής πηγής του λέιζερ.

Αυτού του είδους τα «ρυμουλκά» λέιζερ φαίνεται να στέκουν στη θεωρία, ωστόσο οι ερευνητές δεν έχουν δείξει ακόμα ότι μπορούν να λειτουργούν στην πράξη.

Οι ίδιοι εκτιμούν πάντως ότι η προσέγγισή τους θα μπορούσε να αξιοποιηθεί πρακτικά στον χειρισμό μικροσκοπικών αντικειμένων: Η έρευνα «μπορεί να ανοίγει νέες προοπτικές στον οπτικό μικροχειρισμό [...] όπως ο διαχωρισμός σωματιδίων» γράφουν στη δημοσίευσή τους.

Newsroom ΔΟΛ