在“光鑷”已於醫(yī)學領域大(dà)行其道的今天,真正的“牽引光束(shù)”卻還是紙上談兵嗎?據英國《每日郵報》和《物理世界》雜誌在線(xiàn)版1月26日消息稱(chēng),英國聖安德魯斯大學(xué)團隊與捷克科學儀器研究所(ISI)經過多年的努力,首次實現在微觀層麵(miàn)上真實牽引目標物體??聚苯乙烯顆(kē)粒向光束源移動,建造了與科幻作品所描述(shù)相同的簡易(yì)版“牽引光束”。但在(zài)能吸引一艘飛船之(zhī)前,該成果將首先應用(yòng)於醫學領域。相關(guān)研究發表在《自然?光(guāng)子學》雜誌上。
“牽引(yǐn)光束”這一名詞來自科(kē)幻作品(pǐn)。在人(rén)們的(de)構思(sī)中,該裝置能夠突破引力範疇,將物體牽引到自己身邊,看上去就(jiù)似“隔空取(qǔ)物”。其出現的經典場麵,如《星際迷(mí)航》係列中利用光束將星艦吸引到安全地帶,及《星球大(dà)戰》中千年隼號飛(fēi)船被牽引光束拉進死星的(de)情(qíng)景。這種可(kě)怕的力量被認(rèn)為是一束高密度的引力子流,能(néng)產生高強度的引(yǐn)力波和(hé)引力場,將目標物體吸引過來。
不過,一直屢有報道的“牽引光束”,其實(shí)多是建立在光輻射壓原理上利用光去移動物體,實際應用(yòng)已並不新鮮,目前強大的“光鑷”正被廣泛地應用於操作細胞甚至是納米水平的物質。但其“把持”住(zhù)目標物體的關鍵仍是利(lì)用(yòng)激光(guāng)的焦點,想要移動物體,首先要(yào)移動焦點。
但根(gēn)據真正“牽引光束”的理論,光束可以使目標(biāo)物(wù)體(tǐ)向光源(yuán)方向移動而不需調整焦點。在現有技術層麵,這一領域的探索可謂進展緩慢,因為創建“牽引光束”要麵(miàn)臨的挑戰(zhàn)相當直觀:當光流碰到物體時,固體物質會帶(dài)走光子流,這是絕大(dà)多數光場中都會發生的情況。
在過去3年左右時間裏,科學家證(zhèng)明了在一定參數下以上情況會反轉。由此才沒(méi)有放棄追逐(zhú)科幻作品中描述的真正“牽引光束”。就在幾個月前(qián),紐(niǔ)約大學物(wù)理學家大衛?格裏爾(ěr)已經鋪設好理論並為其架構(gòu)了一個十分近似的模型,而(ér)此次英(yīng)國與捷克(kè)團隊則(zé)在實驗室中完(wán)成了(le)這個簡易版本的“牽引光(guāng)束”。
實驗中,作為目標(biāo)物體的聚苯乙烯顆粒大小不等,分(fèn)別是400納米和1000納米。研究人員(yuán)使用兩束(shù)激(jī)光與一個透鏡替(tì)代了基於貝塞爾光束的光場,構建起的光束不但可吸引這些顆粒,還可通過調整光束實現隻(zhī)吸引400納米的顆(kē)粒或是隻吸引(yǐn)1000納米的顆粒。
研究人員表示(shì),此次(cì)運用的概念允許更大力度的“牽引光束”,也允許人們在更大程度上(shàng)控製(zhì)光偏振(zhèn)。盡管目前作用目標(biāo)隻能是有限的微觀粒(lì)子,但仍成就斐然,新成果首先有望惠澤醫學和微(wēi)生(shēng)物學等領域(yù),改善血液測試及大力提高人們診斷疾病的(de)能力。
而據福布斯新聞網稱(chēng),有誌打(dǎ)造(zào)此類“牽引光(guāng)束”的還包(bāo)括美國國家航空(kōng)航天局(jú)(NASA)。NASA自2011年起一直(zhí)想方設法讓科幻中能使巨大物體突破引力(lì)範(fàn)疇的“牽引光束”裝置成為現實,以用其遠程捕獲行星或大氣粒子,送到漫遊機器人或軌道航天器上去加以(yǐ)進一(yī)步分析。但人們相信NASA的野心絕不止於牽引回來一點點星際灰塵,而是巴望著(zhe)有朝一日僅用光束就能移動太空飛船。
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