基本介紹
- 中文名：牽引光束
- 描述：一束高密度的引力子流
- 特點：能產生高強度的引力波和引力場
- 目的：將目標物體吸引過來
- 套用：生物研究中代替人手移走有害物質
- 現實版問世：2011年3月
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基本介紹
牽引光束是用一種設備遠距離的將一個物體移動一段距離的方法。它通過科幻電視劇集《星艦迷航》而廣為人知。1990年代以來，科學家一直試圖在技術上實現，但是研究進展非常緩慢，而且還僅僅停留在微觀層面，例如用雷射束牽引鹽粒大小的物體。實現牽引光束的一種方法是利用光子在路徑中碰到一個物體時會對物體施加一個力的原理。牽引光束指的是只要光束以一定角度射入，將形成一種逆向牽引力。這種牽引光束能利用雷射移動大型物體，比如把火星漫遊車拖到飛船軌道。
澳大利亞國立大學研究人員僅使用光束，使玻璃顆粒在空氣中移動了至少5英尺（約1.5米），無論目標尺寸還是移動距離，這都超過了當前“光鑷”技術所能實現的上百倍。
研究發現
安德烈·羅德及其同事開發的系統運用空心雷射束擊中目標，再利用空氣溫差使目標物體移動。被移動的玻璃制目標物體，比“光鑷”常移動的細菌大上幾百倍，他們已使它移動了至少1.5米，這是（2010年）“光鑷”所能操控距離的100倍。而1.5米這個數字僅僅是因為受實驗台的尺寸限制，羅德相信將目標物體移動30英尺以上（近10米）不成問題。
2012年10月，美國紐約大學兩位物理學家最新研製一項技術，使用光束牽引微粒朝向光束源，並聲稱現已進行了實驗證實。紐約大學物理系軟質材料研究中心的大衛·格里爾教授和研究生大衛·魯夫涅爾表示，他們已實現《星際迷航》中的牽引光束技術，但僅能在微米範圍內實現。
然而，這項技術與實際套用仍有一定的距離，他們最理想的實驗效果是操控“雷射鑷”牽引微粒物體在二維空間中實現微觀距離移動。
移動原理
研究人員研製的一種牽引波雷射器能夠移動物體，未來有望能移動太空飛船。 通過使用這種叫做貝塞耳（Bessel）的特殊雷射器，他們稱能夠牽引較小的物體朝向目標。他們將這種效應比作鵝卵石在池塘中激起的漣漪，只要光束以一定角度射入，將形成一種逆向牽引力。
像這樣的裝置成功研製將是數十年以來一些科幻電影所期望實現的目標。在《星際迷航》中科學家通常使用亞空間或者由兩個光束形成的引力干涉，使物體向指定目標位置移動。科學家意識到使用貝塞耳雷射器產生的一種牽引光束可能實現這項技術突破，貝塞耳雷射器擁有的特殊波長模式進行工作。
他們發現當目標物體遭受入射光束照射時，將以放射線的形式反彈，形成朝向目標物體的一種推力，光線的確能夠牽引微粒，這將開啟光學微控制的一種新途徑，該典型實例可向後傳送微粒較長距離，並對微粒進行排序分類。之前科學家也進行過類似的嘗試，建立一種牽引光束加熱目標物體周圍的空氣，從而使目標物體出現移動。
套用介紹
在實際範疇，建立在光輻射壓原理上利用光去移動物體並不新鮮，強大的“光鑷”已被廣泛地套用於操作細胞，甚至是納米水平的物質。安德烈·羅德及其同事開發的新系統能運用空心雷射束擊中目標，再利用空氣溫差使目標物體移動。
隔空取物
隔空取物據研究人員說，被移動的玻璃制目標物體，個兒頭比“光鑷”常移動的細菌大上幾百倍，他們已使它移動了至少1.5米，這是“光鑷”所能操控距離的100倍。
研究人員現已可通過改變雷射亮度，使該玻璃顆粒移動的速度和方向做出改變。但該系統在操作中需要加熱空氣或其它氣體，因此現階段還不能在太空中大顯身手，令星戰迷們唏噓惋惜。不過它在地球上將用處非凡，如在各種生物研究中代替人手移走有害物質。
現實版問世
2011年3月，研究人員已將科幻情節轉化成為現實，他們最新研製的一種牽引波雷射器能夠移動物體，未來有望能移動太空飛船。
通過使用這種叫做“貝塞耳(Bessel)”的特殊雷射器，他們稱能夠牽引較小的物體朝向目標。
科學家意識到使用貝塞耳雷射器產生的一種牽引光束可能實現這項技術突破，貝塞耳雷射器擁有的特殊波長模式進行工作。他們發現當目標物體遭受入射光束照射時，將以放射線的形式反彈，形成朝向目標物體的一種“推力”。
另一項嘗試實驗叫做“光學鑷子”——當目標物體陷入雷射束範圍，並將它移動。通過使用貝塞耳雷射器，牽引光束能夠產生一種漸進牽引力，而不被中斷干擾。
研究人員警告稱，研究階段僅能實現移動小目標物體，未來經過不斷升級改造，當該裝置足夠先進時可移動整個太空飛船穿梭在空中。倫敦帝國理工學院先進計算理論負責人奧特文-赫斯(Ortwin Hess)教授稱，這項工作非常“吸引人”，它是具有超前意識的新型裝備。
他時說：“它的工作狀態就像一艘船運行在水面上，產生的渦流將是物體向上移動的動力，該區域就像是具有被後曳力牽引。船隻具有一定的外形，會在兩側產生向後的渦流，按照這種方式，貝塞耳牽引波束將產生類似的機制。”
研究人員意識到這種情況出現在許多光學領域，當作用力逆轉就成為太空參量。研究小組負責人托馬斯-賽馬斯博士表示，他們首次在實驗中證實了生物醫學光子和其它領域的套用性。
研究小組成員帕維爾-澤馬奈克說：“研究小組花費了多年時間研究光線遷移不同結構的微粒，我對實驗結果非常滿意，下一步將尋求新的體驗和套用。”
在過去十年里，光學分餾法被視為允許光學操作的最有前景生物醫學套用，例如：高分子、細胞器或者細胞。科學家鑑定在某些情況下，物體受“牽引光束”作用力，能夠重新組合排列成一定結構，並使牽引光束更加“強大”。
醫學檢測版
2013年1月，科學家已經成功研製出可用於醫學檢測的牽引光束。研究人員表示，儘管光處理技術自從20世紀70年代就已經存在，但這是首次利用光束把物體引向光源，只不做這是在微觀水平上實現的。
