Главная » Космос » Межзвездный привод: впервые измерена передача импульса лазера на плотный материал

Межзвездный привод: впервые измерена передача импульса лазера на плотный материал

Канадские физики решили загадку, над которой ученые размышляли 150 лет – как свет может оказывать механической давление на твердые материалы. Это открытие может, наряду с прочим, помочь в претворении в жизнь пока что фантастических планов, а именно, отправки к соседним звездным системам приводимых в движение лазерами межзвездных зондов со световым парусом.

Символическое изображение: Движимые световым парусом, миниатюрные зонды смогут уже за 20 лет достичь ближайших к нашему Сонцу звезд – Альфа Центавра А, В, Проксима Центавра, а также тамошних планет. Copyright: breakthroughinitiatives.org

«Еще в 1619 году Иоганн Кеплер предположил, что давление солнечного света так давит на хвосты комет, что они всегда оказываются повернуты в противоположном от Солнца направлении», — объясняет Кеннет Чао из колледжа Оканаган при университете Британской Колумбии в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. — «Затем лишь в 1873 году Джеймс Клерк Максвелл предсказал, что давление лучей света обусловливается теми импульсами, которыми обладают электромагнитные поля самого света. (…) Но до сих пор оставалось совершенно неясным, как этот импульс преобразуется в силу или движение».

Причина этого заключалась в том, что импульс света настолько мал, что физики до сих пор просто не имели возможности измерить его с достаточной точностью, чтобы решить эту загадку. И вот теперь команде под руководством Чао удалось в кооперации с коллегами из Словении и Бразилии сделать эти замеры с большой точностью и измерить крайне слабые взаимодействия между фотонами света и измерительным зеркалом.

Заэкранировавшись от внешних температур, чтобы исключить интерференции извне, физики решили измерить зеркало лазером и использовать акустические сенсоры для измерения тех эластичных волн, которые распространяются при попадании лазерных импульсов на поверхность зеркала – таких же, как расходящиеся в пруде круговые волны.

«Правда, мы не в состоянии непосредственно измерить импульс фотонов, но зато мы способны измерить этот эффект на зеркале», — продолжает Чао. — «При этом мы смогли пересчитать характеристики этих волн для вызывающих их световых импульсов, что позволяет открыть возможность для разработки модели, как световой импульс воздействует на твердые материалы и внутри них».

 Художественное представление попадающего на измерительное зеркало луча лазера. Copyright: grenzwissenschaft-aktuell.de

Как считают Чао и его коллеги, это открытие имеет основополагающее значение для нашего понимания света. Причем оно будет иметь и самое что ни на есть практическое значение, когда человечество дойдет до использования светового давления на практике: «Если мы, например, начнем отправлять к близким и далеким звездам корабли, движимые с помощью световых парусов или станем разрабатывать оптические пинцеты для миниатюрных машин, наше открытие окажется огромным шагом в этом направлении. И хотя мы пока что лишь в самом начале пути, но уже сейчас очень хочется увидеть, куда же приведет нас этот путь».