Bilim Adamları Lazer Işığını Kullanarak Makroskopik Bir Çekici Işın Oluşturdular : ScienceAlert


Çekici kirişler sezgisel bir anlam ifade eder. Madde ve enerji, Evren boyunca sayısız şekilde birbirleriyle etkileşime girer. Manyetizma ve yerçekimi, nesneleri bir araya getirebilen doğal güçlerdir, yani bir tür emsal var.

Ancak gerçek bir çekici ışını tasarlamak farklı bir şeydir.

Çekici ışın, bir nesneyi belli bir mesafeden hareket ettirebilen bir cihazdır. Fikir, 1931 tarihli bir bilimkurgu hikayesinden geliyor. IPC’nin SpaceHounds’u:

“Işın perdesi diye bir şey var, seni neşe öldürüyorsun ve ayrıca kaldırma veya traktör ışınları da var – benim yatıştırmaya çalıştığım ve senin verdiğin iki şey
Ben Bronx tezahürat yapıyorum. Titanların asırlardır bir çekici ışınları var – bana tam bir uyuşturucu gönderdi – ve Jüpiterlerin her ikisine de sahipler. Üç gün içinde elimizde olacak ve bir traktörün tersini de – bir itici veya baskı kirişini – uyuşturmak oldukça basit olmalı.”

Bilim kurgunun bu konuda söyleyecek bir şeyi olsaydı, çekici ışınlar zaten sıradan olurdu ve teşekkür edebilirdik. Yıldız Savaşları ve Yıldız Savaşları çoğalmaları için.

Ancak, erişimleri yalnızca mikroskobik olsa da, çekici ışınlar zaten mevcuttur.

Mikroskobik çekici ışınlar, optik cımbız adı verilen cihazlarda kullanılır. Optik cımbız, atomlar ve nanoparçacıklar gibi mikroskobik nesneleri hareket ettirmek için lazer kullanır. Biyolojide, nanoteknolojide ve tıpta kullanılıyorlar.

Bu çekici ışınlar mikroskobik nesneler üzerinde çalışır, ancak daha büyük makroskopik nesneleri çekecek kadar güçlü değildir.

Şimdi bir araştırma ekibi, makroskopik bir çekici ışını başarıyla gösterdi. Dergide çalışmalarını açıklayan makaleyi yayınladılar. Optik Ekspres. Onun başlığı “Nadir gazda Knudsen kuvvetine dayalı makroskopik lazer çekme,” ve baş yazar, Çin’deki QingDao Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Lei Wang.

“Önceki çalışmalarda, ışığı çekme kuvveti makroskobik bir nesneyi çekmek için çok küçüktü.” dedim Wang.

“Yeni yaklaşımımızla, ışık çekme kuvveti çok daha büyük bir genliğe sahip. Aslında, küçük bir itme kuvveti uygulamak için fotonların momentumunu kullanan bir güneş yelkenini hareket ettirmek için kullanılan ışık basıncından üç kat daha büyük. Kuvvet.”

Yeşil lazerlerle gösterilen çekici bir ışın.
(optik)

Bu makroskopik çekici ışın yalnızca belirli laboratuvar koşullarında çalışır, bu nedenle pratik bir gelişme değil, bir tanıtımdır. En azından henüz değil.

Her şeyden önce, amaca yönelik olarak üretilmiş şeyler üzerinde çalışıyor: makroskobik grafen-SiO2 araştırmacıların deneyler için oluşturdukları bileşik nesneler.

İkincisi, Dünya atmosferinden çok daha düşük bir basınca sahip olan seyreltilmiş bir gaz ortamında çalışır. Bu, dünyadaki etkinliklerini sınırlasa da, her dünya gezegenimiz kadar atmosfer basıncına sahip değildir.

“Tekniğimiz, çeşitli bilimsel deneyler için yararlı olabilecek, temassız ve uzun mesafeli bir çekme yaklaşımı sağlıyor.” dedim Wang.

“Tekniği göstermek için kullandığımız seyreltilmiş gaz ortamı, Mars’ta bulunana benzer. Bu nedenle, bir gün Mars’ta araçları veya uçakları manipüle etme potansiyeline sahip olabilir.”

Cihazları gaz ısıtma prensibi ile çalışır. Bir lazer kompozit nesneleri ısıtır, ancak bir taraf diğerinden daha sıcaktır. Arka taraftaki gaz molekülleri, nesneyi çeken daha fazla enerji alır. Seyreltilmiş gaz ortamındaki düşük basınçla birleştiğinde nesne hareket eder.

Araştırmacılar, grafen-SiO’larından yapılmış bir burulma – veya dönme – sarkaç cihazı yaptılar.2 lazer çekme fenomenini göstermek için kompozit yapı. Bu gösteri onu çıplak gözle görünür kıldı. Etkiyi ölçmek için başka bir cihaz kullandılar.

“Çekme kuvvetinin, ışık basıncından üç kat daha büyük olduğunu bulduk.” dedim Wang. “Ayrıca, lazer çekme tekrarlanabilir ve lazer gücü değiştirilerek kuvvet ayarlanabilir.”

Diğer araştırmacıların sahip olduğu çekici kirişler son yıllarda karışık sonuçlarla. NASA, MSL Curiosity yüzey gezicisi ile numune toplamak için çekici kirişler kullanma fikrini sürdürmekle ilgileniyordu. Curiosity’nin araçlarından biri ChemCam’dir.

Kaya veya regoliti buharlaştıran bir lazer ve ardından bileşenlerini spektroskopik olarak ölçmek için bir mikro görüntüleyici içerir. Ancak NASA, daha eksiksiz bir çalışma için bir çekici ışının buharlaşmış numuneden küçük parçacıkları geziciye çekip çekemeyeceğini merak etti.

A NASA NIAC sunumu 2010’dan itibaren şunları söyledi: “Traktör Işın Teknolojisi, toz ve plazma parçacıklarını çekmek için bir ‘ChemCam2’ye dahil edilirse, çekici ışınlar bir dizi ek bilim yeteneği ekleyebilir:

  • lazer desorptif iyon spektroskopisi
  • kütle spektrometrisi
  • RAMAN spektroskopisi
  • X-Işını Floresan”

Aynı sunum, çekici ışınların kuyruklu yıldız kuyruklarından, Enceladus’taki buz tüylerinden ve hatta Dünya atmosferindeki veya diğer atmosferlerdeki bulutlardan parçacıkları toplamak için kullanılabileceğini söyledi.

Bu asla gerçekleşmedi, ancak fikrin ne kadar çekici olduğunu gösteriyor.

Bu yeni araştırma, gerçek bir pratik uygulamaya yakın olmasa da ilginç sonuçlar üretti. Pratikliğe yaklaşmadan önce gereken çok iş ve mühendislik var.

Birincisi, etkinin farklı boyut ve şekillerdeki nesneler ve farklı atmosferlerde farklı güçlere sahip lazerler üzerinde nasıl çalıştığını açıklayan iyi anlaşılmış bir teorik temelin olması gerekir.

Araştırmacılar bunu elbette biliyorlar, ancak bunun hala etkili bir fizibilite gösterimi olduğuna dikkat çekiyorlar.

“Çalışmamız, ışık, nesne ve ortam arasındaki etkileşimler dikkatli bir şekilde kontrol edildiğinde makroskopik bir nesnenin esnek ışık manipülasyonunun mümkün olduğunu gösteriyor.” dedim Wang.

“Ayrıca, lazer-madde etkileşimlerinin karmaşıklığını ve birçok olgunun hem makro hem de mikro ölçeklerde anlaşılmaktan uzak olduğunu gösteriyor.”

Kritik kısım, bu çalışmanın çekici ışınları mikroskobikten makroskopike taşımasıdır. Bu, aşılması zor olan önemli bir eşiktir.

Yazarlar, “Bu çalışma, makro ölçekli optik manipülasyonlarda büyük potansiyele sahip olan mikro ölçekten makro ölçeğe optik çekmenin kapsamını genişletiyor” dedi. yazmak onların sonucuna göre.

Uzay aracı bir gün çekici ışınları kullanabilir, ancak bilim kurgudaki gibi görünmeleri pek olası değildir. Yıldız Savaşları, Yıldız Savaşlarıve SIPC’nin hızı tümü, savaş ve çatışmada çekici ışınlara sahiptir.

Ancak gerçekte, değerli bilimsel araçlara dönüşebilirler.

Bu makale ilk olarak tarafından yayınlandı Evren Bugün. Okumak orijinal makale.



Kaynak : https://www.sciencealert.com/scientists-have-built-a-macroscopic-tractor-beam-using-laser-light

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir