Gli scienziati hanno costruito un raggio traente microscopico utilizzando la luce laser: ScienceAlert

I raggi traenti hanno un senso intuitivo. La materia e l’energia interagiscono tra loro in innumerevoli modi in tutto l’universo. Il magnetismo e la gravità sono entrambe forze naturali che possono tenere insieme le cose, quindi c’è una specie di precedente.

Ma l’attuale geometria del raggio traente è qualcosa di diverso.

Un raggio traente è un dispositivo che può spostare un oggetto a distanza. L’idea viene da una storia di fantascienza del 1931 chiamata Segugi spaziali di IPC:

“Esiste una cosa come uno schermo a raggi, uccidi la gioia, e c’è anche un ascensore o un raggio del trattore – due cose di cui ho cercato di sbarazzarmi e che hai dato via.”
Lee tifa Bronx. I Titani avevano un raggio traente molto tempo fa – mi ha mandato un anestetico completo – e i Gioviani li hanno presi. Lo avremo in tre giorni, e dovrebbe essere abbastanza semplice sbarazzarsi anche della retromarcia del trattore: spinta o raggio del compressore. “

Se la fantascienza ha qualcosa da dire al riguardo, i raggi del trattore saranno già familiari e possiamo esserne grati Star Trek E Guerre stellari per la sua diffusione.

Ma i raggi trattore esistono, anche se la loro portata è solo microscopica.

I raggi traenti microscopici sono utilizzati in dispositivi chiamati pinzette ottiche. Le pinzette ottiche utilizzano i laser per spostare oggetti microscopici come atomi e nanoparticelle. Sono usati in biologia, nanotecnologia e medicina.

Questi zaini per trattori funzionano su organismi microscopici ma non sono abbastanza forti da trainare oggetti di grandi dimensioni.

Ora, un team di ricercatori ha dimostrato con successo un raggio traente microscopico. Hanno pubblicato il documento che descrive il loro lavoro sulla rivista Ottica Express. Il suo indirizzo è “Resistenza laser macroscopica basata sulla forza di Knudsen in un gas rarefatto,L’autore principale è Li Wang della Qingdao University of Science and Technology in Cina.

In studi precedenti, la forza di trascinamento della luce era troppo piccola per trascinare un oggetto microscopico. Egli ha detto Wang.

“Con il nostro nuovo approccio, l’attrazione della luce ha un’ampiezza molto maggiore. In effetti, è tre volte maggiore della pressione della luce utilizzata per guidare una vela solare, che utilizza la quantità di moto dei fotoni per esercitare una piccola forza di spinta”.

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(ottica)

Il raggio traente macroscopico funziona solo in determinate condizioni di laboratorio, quindi è una dimostrazione piuttosto che uno sviluppo pratico. Almeno non ancora.

Prima di tutto, funziona con il materiale progettato per questo scopo: grafene macroscopico-SiO2 Oggetti composti realizzati da ricercatori per esperimenti.

In secondo luogo, opera in un ambiente gassoso rarefatto, che ha una pressione molto inferiore a quella dell’atmosfera terrestre. Anche se questo limita la loro efficacia qui sulla Terra, non tutti i mondi hanno una pressione atmosferica come la nostra.

“La nostra tecnologia fornisce un approccio pull senza contatto e a lunga distanza, che può essere utile per vari esperimenti scientifici”, Egli ha detto Wang.

“L’ambiente di gas rarefatto che abbiamo usato per dimostrare questa tecnica è simile a quello che vi è stato trovato Marte. Pertanto, potrebbe avere il potenziale per manipolare un giorno veicoli o aerei su Marte”.

Il loro dispositivo funziona secondo il principio del riscaldamento a gas. Il laser riscalda gli oggetti compositi, ma un lato è più caldo dell’altro. Le molecole di gas sul lato posteriore ricevono più energia, che attira il corpo. Il corpo si muove a bassa pressione in un ambiente di gas rarefatto.

I ricercatori hanno costruito un dispositivo per torcere – o ruotare – un pendolo fatto di grafene-SiO2 Struttura composita per illustrare il fenomeno del trascinamento laser. Questo display lo rendeva visibile ad occhio nudo. Hanno usato un altro dispositivo per misurare l’impatto.

“Abbiamo scoperto che la forza di trazione era tre volte maggiore che con una leggera pressione”, Egli ha detto Wang. “Inoltre, il traino laser è ripetibile e la forza può essere regolata modificando la potenza del laser.”

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Altri ricercatori hanno Travi traenti trattate Negli ultimi anni con risultati contrastanti. La NASA era interessata a perseguire l’idea di utilizzare i raggi traenti per raccogliere campioni dal veicolo di superficie MSL Curiosity. ChemCam è uno degli strumenti di Curiosity.

Implica un laser che vaporizza la roccia o la regolite e quindi un microscopio per misurare spettrofotometricamente i suoi componenti. Ma la NASA si chiedeva se il raggio traente potesse trascinare piccole particelle dal campione vaporizzato nel rover per uno studio più completo.

un Presentazione NIAC della NASA Dal 2010 ha affermato: “Se la tecnologia Tractor Beam è inclusa in ‘ChemCam2’ per nuvole di particelle di polvere e plasma, Tractor Beams potrebbe aggiungere una serie di capacità scientifiche aggiuntive:

  • Spettroscopia di ioni laser
  • spettrometria di massa
  • Spettroscopia Raman
  • Lampo a raggi X

La stessa presentazione ha affermato che i raggi traenti potrebbero essere utilizzati per raccogliere particelle dalle code delle comete, dai pennacchi di ghiaccio su Encelado e persino dalle nuvole nell’atmosfera terrestre o in altre atmosfere.

Non si è mai materializzato, ma mostra quanto possa essere attraente l’idea.

Questa nuova ricerca ha prodotto risultati interessanti, anche se non si avvicina alla reale attuazione pratica. C’è molto lavoro e ingegneria necessari prima che tu possa avvicinarti alla praticità.

Per prima cosa, deve esserci una base teorica ben compresa che descriva come funziona l’effetto su oggetti di diverse dimensioni e forme e blazer di diversi poteri in atmosfere diverse.

I ricercatori lo sanno, ovviamente, ma sottolineano che è ancora un’efficace prova di concetto.

“Il nostro lavoro mostra che la manipolazione flessibile della luce su un oggetto microscopico è possibile quando le interazioni tra luce, oggetto e mezzo sono attentamente controllate”, Egli ha detto Wang.

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“Mostra anche quanto siano complesse le interazioni laser-materia e che molti fenomeni sono al di là della comprensione sia su scala macro che micro”.

La parte critica è che questo studio trasferisce i fasci di turbina dal microscopico al macroscopico. Questa è una soglia enorme che è difficile da varcare.

“Questo lavoro estende l’opacità ottica dalla scala microscopica a quella macro, che ha un grande potenziale per grandi manipolazioni ottiche”, hanno affermato gli autori. Scrivo io nella loro conclusione.

Un giorno i veicoli spaziali potrebbero utilizzare i raggi traenti, ma è improbabile che assomiglino a quelli della fantascienza. Guerre stellariE Star Treke S.Segugi dell’IPC Sono tutti dotati di raggi traenti in combattimento e conflitto.

Ma in realtà possono trasformarsi in preziosi strumenti scientifici.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato da l’universo oggi. Leggi il L’articolo originale.

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