Vova Krasen
0 
1832
383
Lustro, lustro na ścianie, jak w końcu przenikają się światło i materia?
Naukowcy od jakiegoś czasu wiedzą, że światło ma pęd i wywiera siłę na wszystko, na co trafi. Ale ponieważ ten pęd jest tak mały, eksperymenty nie były w stanie dokładnie zaobserwować, jak wpływa na materię.
W poszukiwaniu odpowiedzi międzynarodowa grupa badaczy zwróciła się do luster w ramach nowego badania. „Lustro zawsze mówi prawdę”, Tomaž Požar, naczelny autor badania i adiunkt na wydziale inżynierii mechanicznej Uniwersytetu w Lublanie w Słowenii, napisał w zabawnej analogii odnoszącej się do „Królewny Śnieżki i siedmiu krasnoludków”, utworzone i wysłane do. [Co to jest? Odpowiedzi na pytania dotyczące fizyki]
Chociaż Požar i jego zespół nie rozmawiali z lustrem, uważnie słuchali, jak reaguje, gdy zostanie trafiony promieniem światła. Do lustra wyposażonego w osłonę termiczną przymocowali czujniki akustyczne, które działają podobnie do ultradźwięków medycznych. (Ogrzewanie może tworzyć fale sprężyste, które utrudniają sygnał, który próbowali zbadać: fale elastyczne tworzone przez pęd).
Następnie naukowcy wystrzelili wiązki laserowe w lustro i wykorzystali czujniki akustyczne do nasłuchiwania fal powstających, gdy światło uderza w powierzchnię. „To jak uderzenie młotkiem wykonane przez światło” - powiedział Požar .
Te drobne fale powodowały „dźwięki” lub drobne ruchy między atomami zwierciadła. Najmniejsze przemieszczenie, które znaleźli, wynosiło około 40 femtometrów, czyli około cztery razy więcej niż jądro atomu, powiedział Požar..
Przed tym eksperymentem naukowcy mogli tylko zmierzyć, w jaki sposób światło przenosi pęd na obiekt jako całość, powiedział Požar. Ale ta nowa metoda pozwoliła im zobaczyć, jak ta siła rozkłada się w całym materiale. I chociaż poprzednie badania przewidywały, że światło przenosi materię poprzez nadawanie pędu różnym falom sprężystym, teraz istnieją dowody eksperymentalne na to, powiedział Požar..
Obecnie naukowcy mają kilka pomysłów na to, jak pęd jest przenoszony ze światła na materiał, powiedział Požar.
Szkocki fizyk James Clerk Maxwell jako pierwszy zaproponował w 1873 roku, że światło przenosi pęd w swoich polach elektromagnetycznych. Jego równania wraz z kilkoma innymi stanowią podstawę elektromagnetyzmu. "Wszyscy zgadzają się z równaniami elektromagnetyzmu Maxwella" i prawami, które mówią, że pęd i energia są zachowane, powiedział Požar. Ale różni naukowcy mają swoje własne poglądy na temat rozkładu siły światła w materii.
Jednym znanym przykładem jest tak zwana kontrowersja Abrahama-Minkowskiego, spór między niemieckim fizykiem Maxem Abrahamem a niemieckim matematykiem Hermannem Minkowskim. Abraham zasugerował, że pęd fotonu powinien być odwrotnie proporcjonalny do „współczynnika załamania światła”, liczby opisującej, w jaki sposób światło przemieszcza się przez materiał, podczas gdy Minkowski zasugerował, że powinno być bezpośrednio powiązane.
Chociaż w nowym badaniu nie ustalono jeszcze, która hipoteza, jeśli w ogóle, jest poprawna, naukowcy mają nadzieję dopracować i wykorzystać tę procedurę eksperymentalną w cieczach i innych materiałach, aby ostatecznie to ustalić..
Požar kontynuuje w swojej analogii: czy to Królewna Śnieżka czy zła Królowa? - Czy jest to sformułowanie zaproponowane przez Abrahama? Może ten zasugerowany przez Minkowskiego? A może Einsteina… A może anonimowego naukowca, którego nazwisko [któregoś] dnia pojawi się we wszystkich podręcznikach?
Już w 1619 roku niemiecki astronom i matematyk Johannes Kepler zasugerował, że ogon komety zdawał się zawsze wskazywać z dala od słońca, ponieważ światło słoneczne wywiera na niego nacisk.
Zrozumienie fizyki stojącej za lekkim pędem najprawdopodobniej zachwyciłoby Keplera, ale miałoby również kilka praktycznych zastosowań. Na przykład pęsetę optyczną można zoptymalizować, aby wywierać jak najmniejszą siłę na małe, organiczne przedmioty, którymi się zajmują. Można też stworzyć wielkie żagle słoneczne, które przepłyną przez galaktykę dzięki energii słonecznej.
Naukowcy opublikowali swoje odkrycia 21 sierpnia w czasopiśmie Nature Communications.
Pierwotnie opublikowano w dniu .