Физики могут вычислить силу, которую свет оказывает на материю

Долгое время, около 150 лет, наши ученые знали, что свет оказывает давление на вещество, с которым он взаимодействует. К сожалению и, видимо, так оно и было официально опубликовано, до сих пор мы не знали метода, с помощью которого можно было бы измерить эту силу.

Проблема, лежащая в основе всех этих исследований, заключается в том, что фотон как таковой не имеет массы, но у него есть импульс, и, как вы, вероятно, думаете, этот импульс оказывает силу на объект, с которым он взаимодействует. Эта гипотеза была сформулирована около 1619 года немецким астрономом и математиком Иоганном Кеплером..

Кеплер первым заговорил о давлении света на материю.

Если углубиться в детали, особенно если вы хотите ознакомиться с этой теорией, она сформулирована в трактате. Автор Cometi и благодаря тому же Иоганну Кеплеру удалось объяснить причину, по которой солнечный свет является причиной того, что, оказывая давление, хвост любой кометы всегда удаляется от места нахождения самого Солнца.

Интересно, что только в 1873 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл сформулировал Трактат об электричестве и магнетизме что это было из-за порыва. В их исследовании предполагалось, что свет должен быть формой электромагнитного излучения, которое несет импульс и оказывает давление. В качестве детали скажу вам, что эта работа послужила фундаментальной основой для более поздних работ Эйнштейна по теории относительности.

Как недавно прокомментировал инженер Кеннет Чау из кампуса Оканаган Университета Британской Колумбии (Канада):

До сих пор мы не определили, как этот импульс превращается в силу или движение. Это все потому, что количество импульсов, переносимых светом, очень мало, и у нас нет достаточно чувствительного оборудования, чтобы решить эту проблему.

На данный момент у человека нет необходимой технологии для прямого измерения импульса, который свет оказывает при попадании на объект.

Поскольку на техническом уровне у нас нет необходимой технологии для измерения этого импульса, команда физиков и инженеров решила создать устройство, которое использование зеркала для измерения излучения фотонов. Идея состоит в том, чтобы направить лазерные импульсы на зеркало, чтобы оно возвращало серию упругих волн, которые движутся по его поверхности и обнаруживаются рядом акустических датчиков.

По словам Кеннет Чау:

Мы не можем напрямую измерить импульс фотона, поэтому наш подход заключался в обнаружении его эффекта в зеркале ».прослушивание'упругие волны, прошедшие через него. Мы смогли проследить характеристики этих волн вплоть до импульса, который содержится в самом световом импульсе, что открывает дверь для окончательного определения и моделирования того, как импульс света существует в материалах.

Впереди еще много работы, хотя возможности, предлагаемые этим исследованием, многочисленны.

На данный момент предстоит еще много работы, чтобы с уверенностью узнать, как далеко может зайти подобное расследование, хотя, по мнению людей, которые в нем работают, его можно использовать для улучшить технологию солнечного паруса, метод немоторизованного движения для космических кораблей, который будет точно использовать давление, оказываемое солнечным излучением на парус вместо ветра.

С другой стороны, достоверное знание того давления, которое свет может оказывать на объект, на который он падает, может помочь нам получить лучший оптический пинцет, метод, который используется сегодня для улавливания невероятно мелких частиц и управления ими. Чтобы получить представление о размере, которым можно управлять с помощью этой техники, скажите вам, что мы говорим о масштабах отдельного атома.

По Кеннет Чау:

Мы еще не достигли этого, но открытие, сделанное в этой работе, является важным шагом, и я очень рад видеть, к чему это приведет нас дальше.