弯曲空间内首次实现激光光束加速 可模拟广义相对论现象

2018-01-16 18:07:01 来源: 中国科技网-科技日报 作者: 房琳琳

科技日报北京1月15日电(记者房琳琳)据物理学家组织网最新报道,在白炽灯泡壳内照射激光,美国-以色列物理学家团队第一次演示了弯曲空间内的光束加速实验,实现了光束轨迹偏移。这一实验可用于模拟并研究广义相对论的引力透镜等现象。

以前,科学家已经证实光束可以在平坦表面上被加速,加速度使其沿着弯曲而不是直线的轨迹行进。新实验中发现,被加速的光束也并非沿着测地线(又称大地线或短程线,可定义为空间中两点的局域最短或最长路径)移动,而是发生了偏移。

 

加速光束在非测地线轨迹上传播,而不是像普通光束沿测地线轨迹传播。来源:2018年美国物理学会

在实验中,研究人员首先通过光调制器将普通激光光束转换成加速光束,其产生的光束既获得了加速,又能保持形状。然后将加速光束发射到白炽灯泡壳中。

当光束沿着灯泡内部移动时,加速光束沿着一条偏离了测地线的轨迹运动。为了进行比较,研究人员还在灯泡内发射了一束普通激光光束,其按照规律沿测地线行进。通过测量两种轨迹的差异,可以确定加速光束的加速度。

虽然平面加速光束的轨迹完全由光束宽度决定,但新研究表明,曲面加速光束的轨迹,由光束宽度和表面曲率共同决定。

研究人员说,在曲面上加速光束有各种各样的潜在应用,其中之一就是模拟广义相对论现象,以进一步研究诸如引力透镜效应、爱因斯坦环、引力蓝移或红移等模拟效应。此外,研究结果还提供了一种新技术,用于控制血管、微通道和其他弯曲环境中的纳米颗粒。

文章发表在最近一期《物理评论X》期刊上,描述了这一由以色列理工学院物理学家和美国哈佛大学团队联合完成的突破性实验。现在,该团队正在研究光线在最薄的弯曲膜中传播的可能性,以及激光光束会否影响薄膜厚度等问题。

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责任编辑: 冷媚
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