Come trasformare un laser in un raggio del trattore

Un fotone ha una piccola quantità di moto che può impartire a qualsiasi cosa colpisca, come scoprirono Arthur Compton e Peter Lebedev all'inizio del secolo scorso. Ora sappiamo che i fotoni possono essere usati per spingere qualsiasi cosa, dagli elettroni alle vele solari.

Oggi, Jun Chen della Fudan University in Cina e alcuni amici dimostrano il risultato controintuitivo che anche i fotoni possono tirare le cose. In altre parole, hanno scoperto come generare una forza di trazione all'indietro da un raggio che si propaga in avanti.

Chen e compagni dicono che questo è possibile quando il sistema soddisfa due condizioni. Innanzitutto, funziona solo per travi in ​​cui la quantità di moto nella direzione di propagazione è piccola, come nel caso di travi che si limitano a distogliere lo sguardo da un oggetto. In secondo luogo, i fotoni devono eccitare simultaneamente diversi multipoli all'interno della particella, che disperdono il raggio.

Se l'angolo di diffusione è giusto, la quantità di moto totale nella direzione di propagazione può essere negativa, il che significa che la particella viene tirata indietro verso la sorgente e la luce diventa un raggio traente.

Questo non deve essere confuso con vari meccanismi di tipo a pinzetta ottica in cui le particelle intrappolate in un raggio seguono il gradiente di intensità della luce. In questo caso, le particelle raggiungono sempre un punto di equilibrio in cui l'intensità raggiunge il massimo.

La nuova forza di Chen e compagni funziona quando non c'è gradiente. Data la possibilità, il loro raggio traente trascinerà una particella fino alla fonte.

Questo è un pratico strumento aggiuntivo nella scatola dei trucchi del nanomanipolatore. Ciò potrebbe aprire nuove strade per la micromanipolazione ottica, di cui esempi tipici includono il trasporto di una particella all'indietro su una lunga distanza e lo smistamento delle particelle, affermano Chen e co.

Questo è un documento teorico, quindi rimane un pezzo del puzzle da adattare. Tutto quello che devono fare ora è dimostrare che il loro raggio traente funziona.

Rif: arxiv.org/abs/1102.4905 : Forza di trazione all'indietro da un raggio di propagazione in avanti

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