在“光鑷”已于醫學領域大行其道的今天,真正的“牽引光束”卻還是紙上談兵嗎?據英國《每日郵報》和《物理世界》雜志在線版1月26日消息稱,英國圣安德魯斯大學團隊與捷克科學儀器研究所(ISI)經過多年的努力,首次實現在微觀層面上真實牽引目標物體??聚苯乙烯顆粒向光束源移動,建造了與科幻作品所描述相同的簡易版“牽引光束”。但在能吸引一艘飛船之前,該成果將首先應用于醫學領域。相關研究發表在《自然?光子學》雜志上。
“牽引光束”這一名詞來自科幻作品。在人們的構思中,該裝置能夠突破引力范疇,將物體牽引到自己身邊,看上去就似“隔空取物”。其出現的經典場面,如《星際迷航》系列中利用光束將星艦吸引到安全地帶,及《星球大戰》中千年隼號飛船被牽引光束拉進死星的情景。這種可怕的力量被認為是一束高密度的引力子流,能產生高強度的引力波和引力場,將目標物體吸引過來。
不過,一直屢有報道的“牽引光束”,其實多是建立在光輻射壓原理上利用光去移動物體,實際應用已并不新鮮,目前強大的“光鑷”正被廣泛地應用于操作細胞甚至是納米水平的物質。但其“把持”住目標物體的關鍵仍是利用激光的焦點,想要移動物體,首先要移動焦點。
但根據真正“牽引光束”的理論,光束可以使目標物體向光源方向移動而不需調整焦點。在現有技術層面,這一領域的探索可謂進展緩慢,因為創建“牽引光束”要面臨的挑戰相當直觀:當光流碰到物體時,固體物質會帶走光子流,這是絕大多數光場中都會發生的情況。
在過去3年左右時間里,科學家證明了在一定參數下以上情況會反轉。由此才沒有放棄追逐科幻作品中描述的真正“牽引光束”。就在幾個月前,紐約大學物理學家大衛?格里爾已經鋪設好理論并為其架構了一個十分近似的模型,而此次英國與捷克團隊則在實驗室中完成了這個簡易版本的“牽引光束”。
實驗中,作為目標物體的聚苯乙烯顆粒大小不等,分別是400納米和1000納米。研究人員使用兩束激光與一個透鏡替代了基于貝塞爾光束的光場,構建起的光束不但可吸引這些顆粒,還可通過調整光束實現只吸引400納米的顆粒或是只吸引1000納米的顆粒。
研究人員表示,此次運用的概念允許更大力度的“牽引光束”,也允許人們在更大程度上控制光偏振。盡管目前作用目標只能是有限的微觀粒子,但仍成就斐然,新成果首先有望惠澤醫學和微生物學等領域,改善血液測試及大力提高人們診斷疾病的能力。
而據福布斯新聞網稱,有志打造此類“牽引光束”的還包括美國國家航空航天局(NASA)。NASA自2011年起一直想方設法讓科幻中能使巨大物體突破引力范疇的“牽引光束”裝置成為現實,以用其遠程捕獲行星或大氣粒子,送到漫游機器人或軌道航天器上去加以進一步分析。但人們相信NASA的野心絕不止于牽引回來一點點星際灰塵,而是巴望著有朝一日僅用光束就能移動太空飛船。
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