Αναστρέψιμη ελκτική ακτίνα

Οι δρ. Βλάντλεν Σβέντοφ (αριστερά) και δρ. Σίριλ Χνατόφσκι ρυθμίζουν την «κοίλη» ακτίνα λέιζερ.




Ως γνωστόν, η ελκτική ακτίνα (tractor beam) αποτελούσε ένα από τα πλέον «παραδοσιακά» όνειρα της επιστημονικής φαντασίας- ένα μέσο για την εύκολη ρυμούλκηση αντικειμένων, χωρίς να απαιτείται φυσική επαφή. Ωστόσο το εν λόγω όραμα φαίνεται ικανό να εξελιχθεί σε πραγματικότητα, εάν η δουλειά ερευνητών του Australian National University (ANU) αποτελεί δείγμα της προόδου στον συγκεκριμένο τομέα.

Ειδικότερα, όπως αναφέρεται σε ανακοίνωση του πανεπιστημίου, φυσικοί που ειδικεύονται στον τομέα των λέιζερ κατασκεύασαν μία ακτίνα η οποία είναι σε θέση τόσο να τραβάει όσο και να απωθεί αντικείμενα, χρησιμοποιώντας μία «κοίλη» ακτίνα λέιζερ που είναι φωτεινή γύρω από τις άκρες και σκοτεινή στο κέντρο της.

Όπως υποστηρίζεται, πρόκειται για την πρώτη οπτική ελκτική ακτίνα μεγάλων αποστάσεων και ήταν σε θέση να κινεί σωματίδια διαμέτρου ενός πέμπτου του χιλιοστού σε απόσταση μέχρι 20 εκατοστών- περίπου 100 φορές πιο μακριά σε σχέση με προηγούμενα πειράματα.
«Η επίδειξη μιας ακτίνας λέιζερ μεγάλης κλίμακας όπως αυτή είναι ένα είδους ‘Αγίου Δισκοποτήρου’ για τους φυσικούς που ασχολούνται με λέιζερ» δήλωσε ο καθηγητής Βιεσλάβ Κρολικόβσκι, του Research School of Physics and Engineering. Η νέα τεχνική έχει ιδιαίτερα πολύπλευρο χαρακτήρα επειδή απαιτεί μόνο μία ακτίνα λέιζερ- και θα μπορούσε, για παράδειγμα, να χρησιμοποιηθεί στον έλεγχο της ατμοσφαιρικής μόλυνσης ή για την ανάκτηση μικροσκοπικών, ευαίσθητων ή επικίνδυνων σωματιδίων για σκοπούς δειγματοληψίας.

Επίσης, οι ερευνητές μπορούν να φανταστούν αύξηση της κλίμακας όσον αφορά στο αποτέλεσμα: «επειδή τα λέιζερ διατηρούν την ποιότητα της ακτίνας τους για μεγάλες αποστάσεις, αυτό θα μπορούσε να λειτουργήσει και σε απόσταση μέτρων. Το εργαστήριό μας απλά δεν ήταν αρκετά μεγάλο για να το δείξουμε» λέει ο Dr. Βλάντλεν Σβέντοφ, ένας εκ των συντελεστών της έρευνας και «κινητήρια δύναμη» πίσω από το project, μαζί με τον Dr. Σίριλ Χνατόφσκι.

Η ακτίνα του ANU βασίζεται στην ενέργεια του λέιζερ που θερμαίνει τα σωματίδια και τον αέρα γύρω τους αντί για την αξιοποίηση της ορμής των φωτονίων για τη μετάδοση της κίνησης. Η ομάδα του πανεπιστημίου επέδειξε τη συγκεκριμένη επίδραση στο επικαλυμμένα με χρυσό γυάλινα κοίλα σωματίδια. Τα σωματίδια «παγιδεύονται» στο σκοτεινό κέντρο της ακτίνας. Η ενέργεια από το λέιζερ χτυπά το σωματίδιο και «ταξιδεύει» πάνω στην επιφάνειά του, όπου απορροφάται, δημιουργώντας θερμά σημεία. Σωματίδια του αέρα που συγκρούονται με τα θερμά σημεία θερμαίνονται επίσης και εκτοξεύονται μακριά από την επιφάνεια, με αποτέλεσμα την ανάκρουση και κίνηση του σωματιδίου προς την αντίθετη πλευρά. Για τον χειρισμό του σωματιδίου, η  ομάδα μετακινεί τη θέση του θερμού σημείου ελέγχοντας την πόλωση της ακτίνας λέιζερ.

«Αναπτύξαμε μια τεχνική που μπορεί να δημιουργήσει ασυνήθιστες καταστάσεις πόλωσης στην μορφής ντόνατ ακτίνα…μπορούμε να μεταβούμε ομαλά από μία πόλωση σε άλλη και ως εκ τούτου να σταματήσουμε το σωματίδιο ή να αναστρέψουμε την κατεύθυνσή του κατά βούληση» σημειώνει ο Χνατόφσκι.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature Photonics.

Πηγή: Ναυτεμπορική