英国科学家制造出牵引光束
- 2011-03-07 10:57:241163
物理学家们使用一种特殊的称为“贝塞尔”的激光束，实现将一个微小物体移向目标的动作。
他们将这种做法比作一块鹅卵石丢入池水中产生的涟漪，只有当光束以一定角度照射目标时，才能产生一种“后向拉力”。
如果这一设想实现，这将意味着一种近乎科幻的想象变成现实。
电影《星际迷航》中设想了一种使用子空间或引力子干涉原理的技术，这由两束激光束产生，并借此来实现目标的移动。不过这毕竟只是停留在幻想阶段，现实中这类技术从未实现。
但是在物理学家们意识到贝塞尔光束的物理特性可能将允许实现这种“牵引光束”技术时，突破的时刻到来了。
这是一种具有特定波长模式的光束，它不会产生衍射现象。这意味着当它在传播时，不会出现光能的分散。这和光波的常规行为相悖，因而非常特殊。严格意义上说，真正的贝塞尔光束是无法得到的，因为那样将需要无限的能量供给。但是实验室中可以实现对它的近似模拟。
研究人员发现当目标被这种光束照射时，一部分入射光线被以辐射形式弹回，并由此产生一种指向光源的推动力。
来自中国大陆和香港的科学家们在一份报告中写道：“光束真的可以用来推动一个粒子移动，这将为光学显微操作开辟全新的空间，其应用领域将非常广泛，包括长距离运输一个粒子，或粒子分选等等”。
在此之前，实现“牵引光束”的尝试还包括试图加热目标附近的空气，用温差来实现物体的移动。
另外还有一种方法被称为“光镊”或称“光钳”（opticaltweezer），这是一种通过激光束移动微小物体的方法。
当一个微粒处于一个强度符合高斯分布的激光光束中时，由于光场强度的空间变化，光束将对微粒产生一种梯度压力，驱使其移向光束中心，并稳定在那里。
这样，激光束就像“钳子”一样将粒子牢牢固定，并实现对粒子移动的人为操控。
目前这种技术已经发展成了一种新型光学微操作系统，能对微小的“部件”，如生物细胞等进行操作和加工。整个过程完全依赖光束实现，而不借助任何直接接触的器械。
然而，贝塞尔光束技术也有它的优势，它将能够实现较长距离上的缓慢拖曳功能。但是研究人员们同时也提出警告称，目前的技术手段只能允许移动极其微小的部件，要达到科幻电影中那种移动飞船的程度还尚需时日。
奥特温·赫斯（OrtwinHess）教授是伦敦帝国学院理论与*计算部门的负责人。
他表示，这种技术“看起来非常有意思，让看起来不可思议的想法迈出了一大步”。
他说：“这就像是一艘在水面航行中的船只。当你向前航行时，会产生一些漩涡，这些漩涡的某些区域事实上会产生后向的拖拽力。船只的形状让这些漩涡产生于侧边部位；而当你射出一条贝塞尔光束，发生的情况将非常相似。”
他告诉的记者：“这是一个非常好的开端。我想每一种理论都是这样，那就是：如果不能证明这是完全不可能的，那么就说明它有可能。”
来源：英国《每日邮报》