Тайна оптической тяги раскрыта: свет может управлять материальными объектами

Манипуляция объектами с помощью света долгое время оставалась прерогативой научной фантастики. Однако технологии не стоят на месте, и современные исследования показывают, что так называемый "притягивающий луч" может существовать не только в кино. Недавний прорыв китайских ученых приближает нас к возможности перемещения макроскопических объектов с помощью лазера.

Фото: https://commons.wikimedia.org by Science and Technology Facilities Council, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/

лаборатория

Как работает оптическая тяга

Свет обладает энергией и импульсом, которые могут воздействовать на объекты различного размера. Применение оптической тяги уже широко используется в биологии и нанотехнологиях: с помощью лазеров ученые управляют клетками, атомами и наночастицами.

Но что насчет более крупных предметов? До недавнего времени считалось, что притяжение макроскопических объектов требует колоссальной мощности, что делает его практически невозможным.

Прорыв китайских ученых

Команда исследователей из Университета науки и технологии Циндао заявила, что смогла преодолеть этот барьер. В их эксперименте использовался композитный материал на основе графена и кремнезема (SiO2). Передний слой объекта был выполнен из сшитого графена, а задний — из SiO2. При воздействии лазера этот материал начал движение, демонстрируя эффект лазерной тяги.

"Ранее сила притяжения света была слишком мала, чтобы перемещать макроскопические объекты. В нашем новом подходе сила тяги значительно выше. Она превышает световое давление, используемое в солнечном парусе, более чем в тысячу раз", — объясняет Лей Ванг, ведущий автор исследования, опубликованного в Optics Express.

Эксперимент и его результаты

Для наглядной демонстрации феномена ученые применили торсионный маятник, который позволил увидеть эффект лазерной тяги без специального оборудования. Также они использовали гравитационный маятник для точного измерения силы притяжения лазера.

Оба экспериментальных устройства имели длину около пяти сантиметров, но результаты показали, что разработанный метод действительно работает.

Что дальше

Этот эксперимент — первый шаг к пониманию принципов работы притягивающего луча в макромасштабе. Если технология будет развиваться, в будущем возможно появление более мощных систем, способных манипулировать объектами на расстоянии. Это может привести к революционным изменениям в транспорте, промышленности и даже космических исследованиях.

Возможности и ограничения

Хотя текущие эксперименты выглядят многообещающе, есть множество технических трудностей. Главный вызов — необходимость мощного лазера, а также влияние внешних факторов, таких как воздушные потоки и нагрев материала. Но сам факт успешного перемещения макрообъекта с помощью света уже является значительным достижением.

Уточнения

Ла́зер (от англ. laser, акроним от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - "усиление света посредством вынужденного излучения"), или опти́ческий ква́нтовый генера́тор, — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.