пятница, 20 апреля 2012 г.

Королевство кривых лучей

Королевство кривых лучейОбычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚.

Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нандор Балаш из Университета Стони-Брук (США) открыли, что так называемые волны Эйри могут до некоторой степени изгибаться благодаря взаимному наложению части волн. В 2007 году исследователям из Университета Центральной Флориды в Орландо (США) впервые удалось получить лучи из волн Эйри на практике, при помощи лазера. Подтверждено экспериментально: луч слегка изгибался, до 8˚.

А изгибаются волны Эйри потому, что состоят из комбинации волн, где одна, ведущая, несёт бóльшую часть интенсивности общего луча. Другие, более слабые волны, отстают от предыдущей на половину длины. Эти волны двух видов так влияют друг на друга, что ведущая искривляется в одну сторону, а хвостовые, гасящие друг друга, — в противоположную. Луч Эйри (его видимая часть) почти не рассеивается при удалении от своего источника, превосходя в этом отношении даже довольно когерентный обычный лазерный луч.

Ну а теперь Мордехай Сегев и его коллеги из Израильского технологического института в Хайфе утверждают, что нашли способ изгибать луч света под любым углом, вплоть до 360˚. По словам г-на Сегева, прежде этого не удавалось сделать из-за ограниченности самой функции Эйри, которая позволяла рассчитывать колебания волн с высокой точностью лишь для небольших углов, после чего всё становилось слишком приближённым. Его группа обратилась к уравнениям Максвелла, которые описывают распространение электромагнитных волн (в том числе света). В итоге учёные обнаружили такие решения, которые точно описывают подбор фаз излучаемых световых волн, необходимый, чтобы добиться получения изгибающегося пучка света.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Другая группа учёных, возглавляемая Джоном Дадли из Университета Франш-Конте (Безансон, Франция), провела эксперименты, базируясь на сходных идеях, при этом лишь модифицировав изначальную функцию Эйри. Используя пространственный модулятор света, исследователи подобрали фазы пучка лазерного излучения таким образом, что добились луча, искривлённого под углами до 60˚.

Отчёт об этом исследовании появился недавно в журнале Optics Letters.

Количество потенциальных применений «кривого» лазерного луча весьма велико. Уже сейчас говорят о его использовании при создании оптического пинцета, способного без механического соприкосновения передвигать объекты по сложным траекториям (например, клетку в сложной среде), или о лазерах, выжигающих изогнутые под любыми углами отверстия. Теоретически такие лазерные лучи можно будет применять для лидарного «видения» вне прямой видимости, для связи с космическим аппаратом в точке L4 (или по ту сторону Марса) либо для наблюдения чего-то находящегося за препятствием, высокой стеной и т. д.

Чрезвычайно интересно и то, могут ли подобные решения быть применены к другим электромагнитным волнам, в частности радиоволнам и микроволнам: почти не рассеивающиеся пучки таких волн, да ещё способные огибать прежде непреодолимые для них препятствия, были бы огромным шагом вперёд для целого ряда практических задач...

Подготовлено по материалам ScienceNOW

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Космос":

Предложен принципиально новый способ энергообеспечения планетоходов
Несмотря на то что в подповерхностном океане спутника Юпитера Европы предполагается существование жизни, добраться туда будет чрезвычайно сложно. Вскрытие «родного» озера Восток велось в тепличных условиях по сравнению с теми, что есть на Европе, и всё же продолжалось бог знает сколько лет. И самое главное: есть вероятность, что толщина льда на Европе стремится к десяткам километров, и это значит,...
  (читать дальше)

Вероятно, тёмной материи почти нет в окрестностях Солнца
Крупнейший из реализованных на сегодня проектов по поиску тёмной материи в ближайших окрестностях Солнечной системы не принёс результата: исследователям из Чили не удалось выявить никаких следов тёмной материи на расстоянии до 13 тыс. световых лет от Земли. Если она и есть в Млечном Пути, то форма её скоплений должна быть очень необычной, что ставит под вопрос возможность такого сценария. Соглас...
  (читать дальше)

Шведский Стоунхендж? Едва ли...
Однажды древние скандинавы притащили 59 валунов на побережье возле скалы близ современной шведской рыбацкой деревушки Косеберга. Они тщательно расставили камни весом до 1 800 кг так, чтобы они образовали очертания лодки длиной 67 м. Археологи в целом согласны, что этот мегалит, известный как Алес Стенар («Камни Але»), был возведён около тысячи лет назад в конце железного века в качестве надгробн...
  (читать дальше)

Впервые у коричневого карлика найдены возможные признаки магнитного поля
Исследователи, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом «Аресибо» (Пуэрто-Рико), впервые зарегистрировали в диапазоне 4,75 ГГц спорадические вспышки круговой поляризации от коричневого карлика J1047+21 (спектральный класс T6.5, созвездие Льва), отстоящего от Земли на 33,6 св. года. Это самый холодный коричневый карлик, когда-либо замеченный в радиодиапазоне. Факт чрезвычайно примечательный, ...
  (читать дальше)

Седну уменьшили в размерах
Одна из коллег Плутона только что попала под сокращение: выяснилось, что в действительности Седна меньше, чем принято считать. Этот транснептуновый объект обнаружили в 2003 году. На тот момент он был самым удалённым планетоподобным телом Солнечной системы — её орбита более чем вдвое дальше от Солнца, чем орбита Плутона. (Вскоре после этого астрономы объявили об открытии ещё более далёкого тела, ...
  (читать дальше)

Возникновение космических лучей сверхвысокой энергии не удалось объяснить гамма-всплесками
Возникновение космических лучей сверхвысоких энергий пока не удается объяснить гамма-всплесками: антарктическая нейтринная обсерватория IceCube за два года работы вообще не обнаружила высокоэнергетических нейтрино, которые, согласно теоретическим моделям, должны были возникнуть в результате таких всплесков. Теперь ученым предстоит корректировать теорию, объясняющую рождение космических лучей сверх...
  (читать дальше)

Анонсирована игра «Космические рейнджеры HD: Революция»
Издательство «1С-СофтКлаб» представило продолжение популярной стратегической ПК-серии «Космические рейнджеры» — игру «Космические рейнджеры супер-HD: Революция Бесконечности Навсегда». Разработала проект студия СНК-Games, уверяющая, что это самостоятельное дополнение ко вторым «Косморейнджерам», хотя это больше похоже на сплав аддона и ремейка. В «Революцию» войдёт переработанная версия «Космиче...
  (читать дальше)

Обнародовано самое детальное изображение туманности Тарантул
Несколько миллионов молодых звёзд — это туманность Тарантул. Данное изображение представляет собой крупнейшую мозаику в истории космического телескопа «Хаббл». Оно обнародовано НАСА и Институтом космических телескопов (США) в честь 22-го дня рождения «Хаббла». Если вам покажется, что нечто подобное вы уже видели, вы правы — затравка действительно была. Снимки сделаны «Широкоугольной камерой-3»...
  (читать дальше)

Звёзды значительно чаще захватывают бродячие планеты
Новое исследование астрономов из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Кембридж, Массачусетс, США) позволило создать компьютерную модель, описывающую захват звёздами нашей Галактики «бродячих планет», выброшенных за пределы своих родных солнечных систем и длительное время скитавшихся в межзвёздном пространстве. Оказалось, что только в Млечном Пути миллиарды звёзд имеют такие «пришлые» плане...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)