Fyzici sú schopní vypočítať silu, ktorú svetlo vyvíja na hmotu

Naši vedci to vedia už dlho, asi 150 rokov svetlo vyvíja tlak na hmotu, s ktorou interaguje. Bohužiaľ a zjavne, takto to bolo oficiálne zverejnené, až doteraz sme nepoznali metódu, pomocou ktorej by sme mohli túto silu zmerať.

Problém celého tohto výskumu spočíva v tom, že fotón ako taký nemá hmotnosť, má však hybnosť a ako si asi myslíte, táto hybnosť vyvíja silu na objekt, s ktorým interaguje. Túto hypotézu sformuloval okolo roku 1619 nemecký astronóm a matematik Johannes Kepler.

Keppler ako prvý hovoril o tlaku, ktorý na hmotu vyvíja svetlo

Ak pôjdeme trochu podrobnejšie, najmä ak sa chcete obrátiť na túto teóriu, je formulovaná v pojednaní Cometi a vďaka tomu Johannes Kepler dokázal pri vyvíjaní tlaku vysvetliť dôvod, prečo je slnečné svetlo príčinou toho, že chvost akejkoľvek kométy sa vždy vzďaľuje od umiestnenia samotného Slnka.

Je zaujímavé, že až v roku 1873 sformuloval škótsky fyzik James Clerk Maxwell Pojednanie o elektrine a magnetizme že to bolo kvôli impulzu. V ich štúdii sa predpokladalo, že svetlo muselo byť formou elektromagnetického žiarenia, ktoré prenáša hybnosť a vyvíja tlak. Ako detail vám poviem, že táto práca slúžila ako základ pre Einsteinovu neskoršiu prácu o relativite.

Ako nedávno uviedol inžinier Kenneth chau z kampusu Okanagan na univerzite v Britskej Kolumbii (Kanada):

Doteraz sme neurčovali, ako sa táto hybnosť zmení na silu alebo pohyb. Je to tak preto, lebo množstvo impulzu prenášaného svetlom je veľmi malé a na vyriešenie tohto problému nemáme dosť citlivé vybavenie.

V súčasnosti nemá človek potrebnú technológiu na priame meranie impulzu, ktorý svetlo vyvíja, keď narazí na predmet

Pretože na technickej úrovni nemáme potrebnú technológiu na meranie tohto impulzu, tím fyzikov a inžinierov sa rozhodol postaviť zariadenie, ktoré použitie zrkadla na meranie žiarenia fotónov. Cieľom je vystreliť laserové impulzy na zrkadlo tak, aby vracalo sériu elastických vĺn, ktoré sa pohybujú po jeho povrchu a sú detekované radom akustických senzorov.

Podľa slov Kenneth chau:

Nemôžeme priamo zmerať hybnosť fotónu, takže našim prístupom bolo zistiť jeho účinok v zrkadle. “počúvanie„elastické vlny, ktoré ním prechádzali. Dokázali sme vystopovať charakteristiky týchto vĺn až po hybnosť, ktorá spočíva v samotnom svetelnom impulze, čo otvára dvere, aby sme konečne definovali a modelovali, ako existuje hybnosť svetla v materiáloch.

Je pred nami ešte veľa práce, aj keď možností, ktoré ponúka tento výskum, je veľa

V súčasnosti je ešte veľa práce, ktorú je potrebné urobiť, aby sme s istotou vedeli, ako ďaleko nás takéto vyšetrovanie môže viesť, hoci podľa ľudí, ktorí v ňom pracujú, by mohol slúžiť na vylepšiť technológiu solárnych plachiet, metóda nemotorového pohonu kozmických lodí, ktorá by namiesto vetra presne využívala tlak vyvíjaný slnečným žiarením na plachtu.

Na druhej strane nám môže pomôcť poznať s istotou tlak, ktorý môže svetlo ponúknuť na objekt, na ktorý dopadá získajte lepšiu optickú pinzetu, metóda, ktorá sa dnes používa na zachytávanie a manipuláciu s neuveriteľne malými časticami. Ak chcete získať predstavu o veľkosti, ktorou sa touto technikou manipuluje, povedzte vám, že hovoríme o stupniciach jedného atómu.

Podľa Kenneth chau:

Zatiaľ tam nie sme, ale objav v tejto práci je dôležitým krokom a som nadšený, že vidím, kam nás zavedie ďalej.