光竟然真的有動量,未來或可用于驅(qū)動星際飛船
長期以來,科學家們一直猜測光有動量,這是一種通過結(jié)合質(zhì)量和速度進行測量的性質(zhì)。但是光子或者光的粒子,據(jù)稱是沒有質(zhì)量的,而它們的動量如何對物質(zhì)施加作用力,在很大程度上仍是一個未解之謎。
早在1619年,德國天文學家約翰內(nèi)斯·開普勒就曾提出,來自太陽光線的壓力可能是決定彗星彗尾位置的原因,而彗尾總是指向遠離太陽的方向。200多年之后,詹姆斯·克拉克·麥克斯韋預測稱,輻射壓力是光線電磁場動量的結(jié)果。但是從那以后,科學家們一直在努力解釋這種現(xiàn)象是如何發(fā)生的。
加拿大不列顛哥倫比亞大學奧肯那根分校工程學教授肯尼斯·周表示,“到目前為止,我們還沒有確定這種動量是如何轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿蛘哌\動的。因為光攜帶的動量非常小,我們還沒有足夠靈敏的設備來解決這一問題。”
近日,斯洛文尼亞和巴西的研究人員設計了一種新型裝置,它可以用于測量光子之間的微弱相互作用。研究小組建造了一面裝有聲波傳感器和隔熱屏的鏡子,從而減少干擾和背景噪音。之后他們在鏡子表面發(fā)射激光脈沖,并使用聲音傳感器來檢測他們移動時產(chǎn)生的彈力波。
實驗結(jié)果表明,這種彈力波效應非常像觀察池塘里的漣漪現(xiàn)象。肯尼斯說:“我們無法直接測量光動量,因此我們的方法是通過‘聆聽’穿過鏡子的彈力波來檢測它對鏡子的影響。”肯尼斯表示,我們能夠跟蹤這些彈力波的特征,并將其追溯至存在于光脈沖本身的動量,這將為最終定義和建模材料內(nèi)部存在的光動量打開一扇門。
光可以用于驅(qū)動星際飛船嗎?科學家一直在努力研制新型太空船,利用光的力量來減少旅行至遙遠星球的時間。
所有航天器都是通過點燃推進燃料,以相反方向推進航天器實現(xiàn)太空旅行。從傳統(tǒng)技術(shù)上講,這種推進劑是一種燃料,必須攜帶在飛船上,使飛船變重并且減慢速度。光子推進使用的是一組激光器,這意味著飛船上不需要攜帶任何燃料。這使它能夠加速飛行更長時間,達到更高的速度。
專家們表示,這項技術(shù)完全可以擴展,因此可在小型和大型航天器上實現(xiàn)載人飛行。該發(fā)現(xiàn)可能最終朝著理解光動量的方向邁出重要一步。
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