Laser muudab osakeste parve ülipeegliks ({{commentsTotal}})

Mikroskoopiline ülipeegel
Mikroskoopiline ülipeegel Autor/allikas: T. M. Grzegorczyk/J. Rohner/J.-M. Fournier/Phys. Rev. Letters

Valgust saab kasutada pintsettidena, millega tillukesi osakesi soovitud paika nihutada. Värske töö kohaselt läheneks taoliselt ehitatud ülikerge peegel oma omadustelt täiuslikele peeglitele.

 

Ulmefilmides kohatavad kosmoselaevade vedamiseks kasutatavad haardekiired pole täielikult ulme. Teadlased kasutavad molekulide, mikroskoopiliste osakeste ja isegi bakterite sorteerimiseks ning vangistamiseks väikeseid lasereid regulaarselt.

Sarnaselt ainelistele osakestele kannab valgus impulsimomenti. Osakest läbiv valguskiir murdub ja väljub seetõttu sellest teise nurga alt, kui sellesse sisenedes, mis annab märku impulsimomendi muutusest. Sama suur, kuid vastupidine impulsimoment peab seega mõjuma ka osakesele. Kuna aga kiire intensiivsus on tavaliselt selle äärtes väiksem kui keskel, on osakest kiire keskme suunas lükkav jõud suurem, kui teistes suundades mõjuv jõud. Mitmete osakeste korral moodustub kiire keskme ümber mesikärje sümmeetriat järgiv pind.

Pea 35 aastat tagasi leidis Prantsuse astronoom Antoine Labeyrie, et sobiva materjali korral saaks kahe laseriga taoliselt lausa peegli kasvatada. Kuna moodustuv peegelpind oleks äärmiselt õhuke, oleks isegi hiiglaslike peeglite mass küllaltki väike. Samuti puuduksid sellel tillukesed ülesvõtetel moonutusi põhjustavad ebatasasused. Nägemus tundus piisavalt intrigeeriv, et Ameerika Ühendriikide kosmoseagentuur selle edasiseks uurimiseks raha eraldas.

Ajakirjas Physical Review Letters ilmunud töös kajastuvad vahetulemused viitavad, et kontseptsioonil on jumet, ent esialgu vaid mikromaailma uurimisel.

Jean-Marc Fournieri töörühma loodud peegel koosnes 150-st mikromeetri suurusest polüstüreeni helmest. Samuti kasutati selle ehitamiseks läbipaistvat veepaaki ja vaid ühte laserit. Tasapinnalise pinna moodustamiseks suruti seetõttu helmed vastu paagi seina. Valguse koondamise võime demonstreerimiseks tegid nad ülesvõtteid läbipaistvast joonlauast, mille pinnale oli maalitud number kaheksa.

Peegli abiga oli võimalik numbrit fotodelt vaevu eristada, mil selle eemaldamisel muutus kaheksa loetamatuks. Tasub märkida, et Fournier polnud kolleegidega mikropeeglit taotluslikult nõgusaks muutnud. Samal ajal ei üritanud nad lahutusvõime halvenemist objektiivselt arvuliselt hinnata.

Küll aga leidsid nad arvutuste põhjal, et helmestest koosnev pind koondaks valgust peaaegu sama hästi kui täiuslik peegel. Hoolimata sellest, et pind on teaduslikuks otstarbeks poleeritud peeglite omast märgatavalt konarlikum. Helmed käituvad väikeste valgusantennidena. Samuti demonstreerisid nad, et peegel oleks väliste mõjutuste suhtes stoiline. Helme rivist väljalöömisel nihkuks peatselt mõni teine selle asemele. Lisaks võisid need oma algselt positsioonilt peaaegu terve oma läbimõõdu võrra kohalt nihkuda, ilma et pildikvaliteet kannatas.

Tulemused ei tähenda siiski, et mikroosakestest koosneva peegliga teleskoopi peagi orbiidil näha saaks. Katses kasutati 40 mikromeetrise läbimõõduga peegli ehitamiseks viie vatise võimsusega laserit. Juba James Webbi kosmoseteleskoobi 6,5-meetrise läbimõõduga peapeegli konstrueerimine nõuaks seega laserit, mille võimsus ulatub miljardite vattideni. Selle energiaga varustamine on hetkel ebareaalne, mis nullib taolise peegli väikese raskuse poolt pakutavad eelised.

Seega on tõenäoline, et lahendus leiab lähitulevikus rakendust pigem mikro-, mitte kosmilisele skaalale paigutuvate objektide uurimisel.

Töörühma uurimus ilmus ajakirjas Physical Review Letters.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa



Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: