新技术可能彻底改变太空旅行的突破中测量光动量
分类:本网原创 热度:

商圣科技08月22日消息:
长期以来,科学家们一直怀疑光有动量,这是一种通过质量和速度相结合来测量的特性。但是,光子 - 或光的粒子 - 据说是无质量的,而且它们的动量如何对物质施加力量在很大程度上仍然是一个谜。
 
一项新技术最终可以帮助解决这个有着150年历史的难题,使用声学传感器来“聆听”穿过镜子的激光脉冲的弹性波。

长期以来,科学家们一直怀疑光有动量,这是一种通过质量和速度相结合来测量的特性。但是,光子 - 或光的粒子 - 据说是无质量的,而且它们的动量如何对物质施加力量在很大程度上仍然是一个谜,德国天文学家约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)在1619年首次提出,阳光的压力可能导致彗星尾部的位置,而尾部总是远离太阳。然后,200多年后,James Clerk Maxwell预测辐射压力是光电磁场中动量的结果。
 
但是,在此之后,科学家们一直在努力解释这种现象是如何起作用的。“直到现在,我们还没有确定这种势头如何转化为力量或运动,”不列颠哥伦比亚大学奥肯那根校区的工程学教授Kenneth Chau说。
 
“由于光的携带动量非常小,我们还没有足够的设备来解决这个问题。”

为了解决这个问题,来自斯洛文尼亚和巴西的研究人员和同事们设计了一种新的设置来测量光子之间的微弱相互作用。该团队制造了一个配有声学传感器和隔热装置的镜子,以减少干扰和背景噪音。
 
然后,他们在地面拍摄激光脉冲,并使用声音传感器检测他们行进时的弹性波。研究人员指出,这种效果就像看着池塘里的涟漪一样。

该团队制造了一个配有声学传感器和隔热装置的镜子,以减少干扰和背景噪音。此设置如上所示
 
“我们不能直接测量光子的动量,因此我们的方法是通过”聆听“穿过它的弹性波来检测它对镜子的影响,”Chau说。“我们能够将这些波浪的特征追溯到光脉冲本身的动量,从而打开了最终定义和模拟材料内部光动量如何存在的大门。”

可以用于推动星际太空飞船吗? 
科学家们一直致力于创造利用光的力量来减少到遥远世界的旅行时间的工艺。例如,早在2016年,加州大学圣巴巴拉分校的一个团队通过定向能量星际前体(Deep-In)计划详细说明了这样的计划。
 
这个想法是使用所谓的光子推进技术,这种技术利用激光产生的推力来驱动航天器。 所有航天器都通过向与他们想要行进的方向相反的方向发射推进剂来操作。
艺术家对光子推进的印象如上所示
传统上,这种推进剂是燃料,必须携带在航天器上,使其更重并减速。光子推进器使用一系列激光器,这意味着航天器上不需要携带燃料。这使它能够加速更长时间并达到更高的速度。
 
专家表示,该技术完全可扩展,因此可用于能够携带人类的小型和大型航天器

研究人员说,这一新发现最终可能是了解光动量的一个步骤。并且,了解辐射压力可能有许多应用。“想象一下,乘坐由太阳帆支持的星际游艇前往遥远的恒星,”Chau说。
 
或者,也许,在地球上,开发可以装配微型机器的光学镊子。“我们还没有,但这项工作的发现是重要的一步,我很高兴看到我们下一步需要它。”


转载请注明: http://www.ygpy.net/bwyc/2018/0822/2229.html
上一篇:Tinder推出仅限学生的'Tinder U'配对服务 下一篇:令人震惊的研究警告说,每年有10,000吨塑料垃圾进入五大湖
猜你喜欢
各种观点
热门排行
精彩图文