Зрозуміти імпульс світла: вчені намацали рішення 150-річної загадки

Ідея про те, що світло має імпульсом не нова, але точний характер того, як світло взаємодіє з речовиною, залишався загадкою майже 150 років. Нове дослідження, нещодавно опубліковане в Nature Communications, можливо, розкрило ключ до одного з найтемніших таємниць світу.

Йоганн Кеплер, відомий німецький астроном і математик, вперше припустив в 1619 році, що тиск сонячного світла може бути причиною того, що хвіст комети завжди спрямований від Сонця, говорить співавтор дослідження і професор інженерії в UBC Okanagan Кеннет Чоу. Тільки в 1873 році Джеймс Клерк Максвелл передбачив, що це радиационнное тиск пов’язано з імпульсом, який знаходиться в самих електромагнітних полях самого світла.

«Досі ми не визначали, як цей імпульс перетворюється на силу чи рух», говорить Чоу. «Оскільки імпульс, переносне світлом, дуже малий, у нас не було достатньо чутливого для його визначення обладнання».

Зараз технології з’явилися і Чоу, зі своєю міжнародною дослідницькою групою зі Словенії та Бразилії, проливає світло на цю таємницю.

Щоб виміряти ці вкрай слабкі взаємодії між фотонами світла, команда побудувала спеціальне дзеркало, забезпечене акустичними датчиками і теплозахистом, щоб звести перешкоди і фонові шуми до мінімуму. Потім вони вистрілили лазерними імпульсами в дзеркало і використовували звукові датчики для виявлення пружних хвиль на поверхні дзеркала, подібно брижів на ставку.

Імпульс світла: як його знайти?

«Ми не можемо безпосередньо вимірювати імпульс фотонів, тому наш підхід полягав у тому, щоб виявити його вплив на дзеркало, «слухаючи» хвилі, які через нього проходили», говорить Чоу. «Ми змогли простежити риси цих хвиль до імпульсу, який знаходиться в самому пульсі світла, що нарешті відкриває двері для моделювання імпульсу світла в матеріалах».

Це відкриття важливо для розуміння світла, але Чоу також зазначає можливе практичне застосування тиску світла — наприклад, в сонячних вітрилах.

Виходить, світ не так вже невагомий? Розкажіть, що думаєте з цього приводу в нашому Телеграм-чаті.

Добавить комментарий