تصميم شعاع ليزر لجذب ودفع الأجسام لمسافات أبعد من قبل

تمكن فريق من الفيزيائيين من تشكيل حزمة ليزرية قادرة على دفع الأجسام جذبها لمسافة أكبر ب 100 مرة مما تم التوصل إليه سابقا.

هذه الحزمة الليزرية الفريدة عبارة عن حزمة مجوفة؛ أي أنها شبيهة بأنبوب جدرانه ضوء الليزر وفارغ من المركز. استطاع الفريق بفضل هذه الحزمة أن يقوموا بتحريك جسيم يبلغ قطره 0.2 ميلليمتر لمسافة تبلغ 20 سنتيمترا، وهو ما يعادل 100 ضعف الرقم الذي تم التوصل إليه في تجارب سابقة.

" كان استخدام حزمة مشابهة على مقياس أكبر هدفاً هاماً لمختصّي الليزر " يقول البروفيسور ويسلو كروليكوسكي، من كلية أبحاث الفيزياء والهندسة في الجامعة الوطنية الأسترالية ANU.

لقد استندت الأبحاث السابقة إلى مبدأ دفع الجسيمات الصغيرة بواسطة اصطدام الفوتونات بها، وذلك على المستوى الميكروي، لكن تجربة ANU الجديدة استخدمت الحزمة الليزرية بطريقة مختلفة،إذ استفاد الفريق من حرارة الفوتونات بالإضافة لاندفاعها. قام الفريق باحتجاز جسيمات زجاجية كروية فارغة ومغلفة بالذهب، ضمن المركز المظلم من الحزمة الليزرية – جوف الحزمة – بحيث يخترق الجزء المضيء من الحزمة أجزاء من السطح الزجاجي لهذه الجسيمات الكروية مما يؤدي لانتقال طاقة الحزمة الليزرية إلى هذه الأجزاء فترتفع درجة حرارتها، وتسمى عندئذ بالبقع الساخنة. عندما تصطدم جزيئات الهواء بهذه البقع الساخنة ترتفع حرارتها وتندفع بسرعة كبيرة مبتعدة عن الجسيمات الزجاجية، فترتد هذه الجسيمات بدورها في الاتجاه المعاكس (تماما كما يحصل في ارتداد البندقية عندما تنطلق الرصاصة ).

ولكي يستطيع الفريق أن يقود هذه الجسيمات، قام بتطوير تقنية تسمح له بالتحكم في مكان نشوء البقع الساخنة وبالتالي معرفة جهة الارتداد. " بفضل هذه التقنية استطعنا تغيير مكان البقع الساخنة على الجسيمات بشكل سلس، مما أتاح لنا القدرة على إيقافها أو عكس اتجاه حركتها " يقول الدكتور سايرل ناتوفسكي. إن لنتائج هذه التجربة إمكانيات كبيرة ومتنوعة من التطبيقات، كالتحكم بجزيئات المواد المسببة للتلوث الجوي أواستعادة بعض من هذه الجزيئات من الجو لأخذها كعينات. يمكن أيضا زيادة حجم الحزمة الليزرية لإتاحة استخدامها على أجسام أكبر.

يضيف الباحث المساعد الدكتور فلادلين شفيدوف " بفضل قدرة الحزمة الليزرية على المحافظة على جودتها لمسافات طويلة، نستطيع التحكم بحركة الجزيئات لأمتار. إلا أن مخبرنا لم يكن كبيرا كفاية لإظهار ذلك " .

المصدر: هنا

البحث المنشور: هنا

حقوق الصورة: Corey Campbell