Wetenschappers Vernietigen Spiegels Met Lasers Om Naar Licht Te Luisteren

{h1}

Licht heeft vaart, en wetenschappers kunnen het horen.

Spiegeltje, spiegeltje aan de muur, hoe vermengen licht en materie zich immers?

Wetenschappers weten al een tijdje dat licht momentum heeft en kracht uitoefent op wat het ook raakt. Maar omdat dit momentum zo klein is, hebben experimenten niet kunnen waarnemen hoe het de materie beïnvloedt.

Op zoek naar antwoorden wendde een internationale groep onderzoekers zich tot spiegels in een nieuwe studie. "De spiegel vertelt altijd de waarheid," schreef Tomaž Požar, de hoofdauteur van de studie en assistent-professor in de afdeling werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Ljubljana in Slovenië, in de speelse analogie met verwijzingen naar "Sneeuwwitje en de zeven dwergen" die hij gemaakt en verzonden naar WordsSideKick.com. [Wat is dat? Je fysica vragen beantwoord]

Hoewel Požar en zijn team geen gesprek met de spiegel hadden, luisterden ze aandachtig naar hoe het reageerde toen het met een lichtstraal werd geraakt. Ze bevestigden akoestische sensoren, die op dezelfde manier werken als een medische echografie, aan een spiegel met een hitteschild. (Verwarmen kan elastische golven veroorzaken die het signaal dat ze probeerden te bestuderen, belemmerden: de elastische golven gecreëerd door het momentum.)

Daarna schoten de onderzoekers laserstralen de spiegel in en gebruikten de akoestische sensoren om te luisteren naar de golven die werden gecreëerd toen het licht op het oppervlak raakte. "Het is net als een hamer smash gemaakt door licht," vertelde Požar WordsSideKick.com.

Deze kleine golven veroorzaakten "geluiden" of kleine bewegingen tussen de atomen van de spiegel. De kleinste verplaatsing die ze vonden was ongeveer 40 femtometers, wat ongeveer vier keer zo groot is als de kern van een atoom, zei Požar.

Vóór dit experiment konden wetenschappers alleen meten hoe licht het momentum zou overbrengen naar een voorwerp als geheel, zei Požar. Maar deze nieuwe methode liet hen zien hoe deze kracht door het materiaal wordt verspreid. En hoewel eerder onderzoek voorspelde dat licht materie verplaatst door momentum in verschillende elastische golven te deponeren, is er nu experimenteel bewijs dat dit het geval is, zei Požar.

Momenteel hebben wetenschappers een handvol ideeën over hoe het momentum wordt overgedragen van licht naar een materiaal, zei Požar.

De Schotse natuurkundige James Clerk Maxwell was de eerste die in 1873 stelde dat licht een dynamiek in zijn elektromagnetische velden met zich meebrengt. Zijn vergelijkingen samen met enkele anderen vormen de basis van elektromagnetisme. "Iedereen is het eens met de vergelijkingen van Maxwell van elektromagnetisme" en de wetten die zeggen dat momentum en energie behouden zijn, zei Požar. Maar verschillende wetenschappers hebben hun eigen opvattingen over hoe de kracht van het licht wordt verspreid door de materie.

Een beroemd voorbeeld is de zogenaamde controverse tussen Abraham en Minkowski, een argument tussen de Duitse natuurkundige Max Abraham en de Duitse wiskundige Hermann Minkowski. Abraham suggereerde dat het momentum van een foton omgekeerd evenredig zou zijn aan de "brekingsindex", een getal dat beschrijft hoe licht door een materiaal reist, terwijl Minkowski suggereerde dat het direct gerelateerd zou zijn.

Hoewel de nieuwe studie nog niet heeft vastgesteld welke, als er al een, hypothese klopte, hopen de onderzoekers deze experimentele procedure in vloeistof en andere materialen te finetunen en uiteindelijk uit te vinden.

Požar gaat in zijn analogie verder: is het Sneeuwwitje of de boze koningin? "Is het het formulisme voorgesteld door Abraham? Misschien degene die door Minkowski is gesuggereerd, of is het die van Einstein... Of van een nog anonieme wetenschapper wiens naam [één dag] in alle schoolboeken zal verschijnen?"

Reeds in 1619 suggereerde de Duitse astronoom en wiskundige Johannes Kepler dat de staart van een komeet altijd leek weg te wijzen van de zon, omdat het zonlicht er druk op uitoefende.

Het begrijpen van de fysica achter het lichte momentum zou Kepler hoogstwaarschijnlijk enthousiast hebben gemaakt, maar het zou ook een aantal praktische toepassingen hebben. Bijvoorbeeld, optische pincetten kunnen worden geoptimaliseerd om de minste kracht uit te oefenen op de kleine, organische objecten die ze hanteren. Of grote zonneweringen kunnen worden gemaakt om door de Melkweg te varen op de energie van de zon.

De onderzoekers rapporteerden hun bevindingen op 21 augustus in het tijdschrift Nature Communications.

Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: J. Krishnamurti - Ojai 1981 - Public Talk 4 - Do we have the patience to listen to ourselves?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com