据物理学家组织网近来报导,光具有动量的主意并不新鲜,但光与物质怎么相互作用确实切性质,在近150年来一向是个未解之谜。一个世界科研团队在日前出书的《天然·通讯》杂志上初次发布了丈量光动量的新技术,这项打破不仅有助于揭示这一疑团,也可能为太空游览带来革命性打破。
德国闻名天文学家、数学家约翰内斯·开普勒于1619年初次提出,来自太阳光的压力可能决议了彗星的尾巴总是指向远离太阳的方向。1873年,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦尔猜测,辐射压力是由光的电磁场中的动量发生的。动量是与物体的质量和速度相关的物理量,指运动物体的作用作用。
最新研讨合作者、加拿大不列颠哥伦比亚大学奥卡纳甘校区工程学教授肯尼思·周(音译)说:“咱们之前一向没有确定这种动量是怎么转化为力或运动的。因为光带着的动量十分小,所以,咱们没有足够活络的设备来处理这一问题。”
在新研讨中,他和来自斯洛文尼亚和巴西的科学家规划了一种新装置,来丈量光子之间弱小的相互作用。
他们制作了一面装备声学传感器和隔热层(能将搅扰和布景噪音降至最低)的镜子。然后,朝镜子发射激光脉冲,并运用声学传感器来勘探激光穿过镜子表面时发生的弹性波,“就像观察池塘里的涟漪”。
肯尼思·周说:“咱们不能直接丈量光子的动量,因而另辟蹊径:经过‘倾听’穿过镜子的弹性波来勘探它们对镜子的影响。咱们能借由这些波的特征追寻到光脉冲自身的动量,这为终究界定和模拟光动量怎么存在于物质内部打开了大门。”
研讨人员说,新发现有助于他们进一步了解光的基本特性。此外,对辐射压力的了解也能够应用于诸多范畴。
肯尼思·周说:“幻想一下乘坐由太阳帆驱动的星际游艇前往悠远的星球;或在地球上研制可拼装微型机器的光学镊子。现在,咱们还没有走到那一步,但新发现是重要的一步。”