Схематическое изображение перебрасывания шариков из одной камеры в другую при помощи искривленного луча. Изображение авторов исследования.

Физики научились манипулировать искривленным светом

Для манипуляции физики использовали так называемые лучи Эйри, названные в честь британского физика cэра Джорджа Эйри (George Airy). Эти объекты появились в работах по квантовой механике более двадцати лет назад. Тогда физиками были найдены особые решения уравнения Шредингера, описывающего поведение квантовой частицы, у которой было несколько необычных свойств. Объект носил гипотетический характер, и не было понятно, встречаются ли в природе процессы, описываемые такими уравнениями.

В 2007 году ученым при помощи лазера и специального пространственного светового модулятора (spatial light modulator - SLM) удалось получить луч, который на начальных участках траектории движения вел себя как гипотетическая частица. Схема работы состояла в следующем: луч лазера диаметром около сантиметра падал на жидкокристаллический экран SLM. Экран состоял из более чем 500 тысяч пикселей, каждый из который отдельно мог контролировать фазу отраженного света. При помощи компьютера ученым удалось добиться такой работы пикселей, что уравнения, описывающие отраженный свет, были аналогичны уравнениям квантовой частицы.

Результатом специфических особенностей квантового объекта стали необычные свойства полученного луча. Например, луч не рассеивался, то есть размер светового пятна не менялся с расстоянием. Кроме того, задание некоторых параметров луча позволяло добиться его смещения перпендикулярно направлению распространения луча, то есть искривления.

В опыте ученых из Университета Сент-Эндрюс отражающие микрочастицы располагались в специальном контейнере. Снизу на них направляи лучи Айри. Давление света заставляло подниматься частицы в воздух, но не по вертикали, а вдоль параболических линий распространения луча.

Последующее развитие технологии, как надеются ученые, позволит создать устройства эффективного манипулирования объектами микромира, например, живыми клетками.

Ссылки по теме
- Light throws a curve ball - пресс-релиз на сайте Мичиганского Университета, 29.09.08
- Optically mediated particle clearing using Airy wavepackets - Nature Photonics, 28.09.08
- Light Beam with a Curve - Physical Review Focus, 23.11.07
- Физики завязали свет узлом - Lenta.ru, 15.09.2008
- Свет с круговой поляризацией помогает ротоногим общаться - Lenta.ru, 21.03.2008

Сайты по теме
- Университет Сент-Эндрюс