Οι φυσικοί είναι σε θέση να υπολογίσουν τη δύναμη που ασκεί το φως στην ύλη

Για πολύ καιρό, περίπου 150 χρόνια, οι επιστήμονες μας το γνώριζαν αυτό Το φως ασκεί πίεση στο θέμα με το οποίο αλληλεπιδρά. Δυστυχώς και προφανώς, έτσι δημοσιεύθηκε επίσημα, μέχρι τώρα δεν γνωρίζαμε μια μέθοδο με την οποία θα μπορούσαμε να μετρήσουμε αυτήν τη δύναμη.

Το πρόβλημα πίσω από όλες αυτές τις έρευνες είναι ότι το ίδιο ένα φωτόνιο δεν έχει μάζα, αλλά έχει ορμή και, όπως σίγουρα σκέφτεστε, αυτή η ορμή ασκεί δύναμη στο αντικείμενο με το οποίο αλληλεπιδρά. Αυτή η υπόθεση διατυπώθηκε γύρω στο 1619 από τον Γερμανό αστρονόμο και μαθηματικό Johannes Kepler.

Ο Κέπλερ ήταν ο πρώτος που μίλησε για την πίεση που ασκεί το φως στην ύλη

Πηγαίνοντας σε λίγο περισσότερες λεπτομέρειες, ειδικά αν θέλετε να συμβουλευτείτε αυτήν τη θεωρία, διατυπώνεται στην πραγματεία Από την Cometi και χάρη στον ίδιο Johannes Kepler μπόρεσε να εξηγήσει τον λόγο για τον οποίο το φως του ήλιου είναι η αιτία, όταν ασκεί πίεση, ότι η ουρά οποιουδήποτε κομήτη απομακρύνεται πάντα από τη θέση του ίδιου του Ήλιου.

Είναι ενδιαφέρον, μόλις το 1873 ο Σκωτσέζικος φυσικός James Clerk Maxwell διατύπωσε Μια πραγματεία για την ηλεκτρική ενέργεια και τον μαγνητισμό ότι αυτό οφειλόταν στην ώθηση. Στη μελέτη τους υποτίθεται ότι το φως πρέπει να είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που φέρνει ορμή και ασκεί πίεση. Ως λεπτομέρεια, πείτε σας ότι αυτό το έργο χρησίμευσε ως θεμελιώδης βάση για το μετέπειτα έργο του Αϊνστάιν σχετικά με τη σχετικότητα.

Όπως σχολίασε πρόσφατα ο μηχανικός Kenneth chau από την πανεπιστημιούπολη Okanagan του Πανεπιστημίου της Βρετανικής Κολομβίας (Καναδάς):

Μέχρι τώρα, δεν είχαμε καθορίσει πώς αυτή η ορμή μετατρέπεται σε δύναμη ή κίνηση. Αυτό συμβαίνει επειδή η ποσότητα της ώθησης που μεταφέρεται από το φως είναι πολύ μικρή και δεν έχουμε αρκετά ευαίσθητο εξοπλισμό για να λύσουμε αυτό το πρόβλημα.

Προς το παρόν, ο άνθρωπος δεν έχει την απαραίτητη τεχνολογία για να μετρήσει άμεσα την ώθηση που ασκείται από το φως όταν χτυπά ένα αντικείμενο

Επειδή σε τεχνικό επίπεδο δεν διαθέτουμε την απαραίτητη τεχνολογία για τη μέτρηση αυτής της ώθησης, η ομάδα των φυσικών και μηχανικών αποφάσισε να κατασκευάσει μια συσκευή που χρήση καθρέφτη για τη μέτρηση της ακτινοβολίας που ασκείται από τα φωτόνια. Η ιδέα είναι να πυροβολήσετε παλμούς λέιζερ στον καθρέφτη έτσι ώστε να επιστρέφει μια σειρά από ελαστικά κύματα που κινούνται πέρα ​​από την επιφάνειά του και ανιχνεύονται από μια σειρά ακουστικών αισθητήρων.

Με τα λόγια του Kenneth chau:

Δεν μπορούμε να μετρήσουμε άμεσα την ορμή του φωτονίου, επομένως η προσέγγισή μας ήταν να ανιχνεύσουμε την επίδρασή του σε έναν καθρέφτη.escuchandoτα ελαστικά κύματα που το πέρασαν. Ήμασταν σε θέση να εντοπίσουμε τα χαρακτηριστικά αυτών των κυμάτων μέχρι την ορμή που βρίσκεται στον ίδιο τον παλμό φωτός, που ανοίγει την πόρτα για να καθορίσουμε και να διαμορφώσουμε τελικά πώς η ορμή του φωτός υπάρχει μέσα στα υλικά.

Υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά μπροστά, αν και οι δυνατότητες που προσφέρει αυτή η έρευνα είναι πολλές

Προς το παρόν, υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά που πρέπει να γίνει για να γνωρίζουμε με βεβαιότητα πόσο μακριά μπορεί να μας οδηγήσει μια τέτοια έρευνα, αν και, σύμφωνα με τους ανθρώπους που εργάζονται σε αυτήν, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για βελτίωση της τεχνολογίας ηλιακών πανιών, μια μέθοδος πρόωσης χωρίς κινητήρα για διαστημικό σκάφος που θα χρησιμοποιούσε με ακρίβεια την πίεση που ασκείται από την ακτινοβολία του ήλιου στο πανί αντί για άνεμο.

Από την άλλη πλευρά, γνωρίζοντας με βεβαιότητα την πίεση που μπορεί να προσφέρει το φως στο αντικείμενο στο οποίο πέφτει μπορεί να μας βοηθήσει δημιουργήστε καλύτερα οπτικά τσιμπιδάκια, μια μέθοδος που χρησιμοποιείται σήμερα για την παγίδευση και χειρισμό απίστευτα μικρών σωματιδίων. Για να πάρετε μια ιδέα για το μέγεθος που χειρίζεται με αυτήν την τεχνική, πείτε σας ότι μιλάμε για κλίμακες ενός ατόμου.

Με Kenneth chau:

Δεν είμαστε ακόμη εκεί, αλλά η ανακάλυψη σε αυτό το έργο είναι ένα σημαντικό βήμα και είμαι ενθουσιασμένος που βλέπω πού μας πηγαίνει στη συνέχεια.