Новости

Дата публикации: 09/11/2016

Акустический луч: грани разумного

блок

С давних пор специалисты по лазерной технике рассматривают луч, способный к перемещению объектов, как некое подобие «Святого Грааля». С начала 2000-х «оптическое силовое поле» фактически перешло из сферы фантастики в сферу науки. Однако оговоримся заранее: дальнейшее изучение данного феномена может обернуться для ученых, как успехами, так и разочарованиями. И главное препятствие на пути новой технологии — ограниченные возможности современных лазеров.

В голливудских блокбастерах пришельцы или земляне лихо орудуют притягивающим лучом — то с его помощью захватывают вражеские объекты, то организуют «мягкую» посадку космическим кораблям. Впрочем, наглядные свидетельства «левитации», вероятно, появились и в реальном мире. В частности, по Всемирной паутине давно гуляет видео, на котором корова, только что безмятежно жевавшая траву, бодро взмывает под облака — прямо к «летающей тарелке». Ходили слухи, что кадры снимались в Аргентине в 1983 г. И хотя имя автора и участь заокеанской буренки покрыты мраком неизвестности, не исключено, что шоу невольно «подогрело» интерес ученых к проблемам силового луча.

Так в 2011 г. международному коллективу ученых из Китая, Гонконга, Дании, Сингапура и США удалось доказать, что «инопланетный трюк» не просто околонаучная фантазия. Лазерный луч действительно может притягивать объекты благодаря явлению, которое лежит в основе действия солнечных парусов —имеется в виду эффект, обратный давлению света. Правда для притяжения нужен так называемый «луч Бесселя», который создает световые пучки с особой структурой пиков и спадов. В разрезе такой луч напоминает концентрические окружности. Если пучок Бесселя направить под углом к объекту, то возникнет сила, направленная в противоположную сторону— и объект начнет перемещаться к источнику излучения. Павда его размер не должен превышать доли миллиметра.

В 2012 г. тот же «трюк» воспроизвели американские физики Дэвид Раффнер и Дэвид Грайер (Нью-Йоркский университет, США). Они получили собственный луч, хотя и тут не обошлось без пучков Бесселя. Точнее, ученые пустили в ход сразу два луча, которые при наложении друг на друга изменяли свою силу и фазы. Оказалось, что таким способом можно не только захватывать, но и двигать небольшие объекты. Профессор Раффнер заявил, что когда-нибудь очередь дойдет до крупных предметов. «Представители НАСА выясняли у нас перспективы размещения притягивающего луча на космическом корабле — например, для изучения структуры кометы, очищения околоземного пространства от космического мусора или возвращения астронавтов на космическую станцию. Это реальная тема, но она потребует много времени и энергии» ― подчеркнул он.

В это же время австралийские физики (Австралийский национальный университет, Сидней) придумали установку, генерирующую реверсивный силовой луч. Их детище смогло притягивать и отталкивать более крупные объекты. По сути, ученые разработали технологию «оптических пинцетов», которые перемещают частицы, используя так называемые оптические вихри. Они активируют специальные силы, возникающие под действием фотонов света и заставляют частицы двигаться от более светлой к более темной области светового потока. Такой луч перемещал на расстояние 20 сантиметров стеклянные сферы размером в одну пятую долю миллиметра. Энергия излучения в точках контакта нагревала поверхность стекла. Одновременно, повышалась и температура воздуха. Молекулы газа ускорялись и высвобождали силы, подталкивающие стеклянную частицу в сторону, противоположную вектору нагрева. Таким образом, меняя интенсивность, площадь и поляризацию светового потока, ученые управляли направлением и скоростью движения частиц, попадавших в лучевую ловушку.

Год спустя эстафету подхватили чехи (Институт научных технологий, Брно). Используя два лазерных луча и систему зеркал, они поднимали, удерживали в воздухе и двигали в разные стороны пластиковые шарики, превышающие по своему размеру и массе объекты, использованные в предыдущих экспериментах.

А в нынешнем году европейские физики вышли на новый уровень исследований, оставив голливудских «пришельцев» позади. Они заменили световой притягивающий луч звуковым и создали устройство, поле которого удерживало объекты диаметром в три миллиметра и весом около грамма. Так испанские ученые (Общественный университет, Памплон) использовали технологию, в которой объект левитирует под влиянием звуковой волны. Они разработали панель ультразвуковых излучателей, генерирующих «звуковой пинцет» для захвата объекта. Его структура представляет собой акустическую голограмму. Фигура, построенная в ультразвуковом диапазоне, имеет форму клетки, в середине которой находится перемещаемая гранула. Невидимые стенки формируют ультразвуковые волны высокого давления, тогда как в центре давление практически отсутствует. Изменяя голограмму, можно управлять «захваченной» частицей в реальном времени.

Очевидно, такое устройство не способно «притянуть» человека или космический корабль. Однако разработчики не сомневаются в его практической полезности. Человеческое тело пропускает ультразвуковые волны — используя такой «пинцет», врачи смогут управлять тромбами, камнями в почках или автономными микрохирургическими инструментами. Не говоря уже о том, что его применение во время операций исключит риски инфицирования больных тканей недостаточно стерильными материалами.

http://www.dailytechinfo.org/news/

http://mignews.com.ua/science/7541038.html

http://newsvid.ru/



Статьи по теме:

страницы: 1