Новый способ получения искривленного светового луча изобрели ученые-физики Томского политеха (ТПУ) совместно с коллегами из КНР. Авторы разработки считают, что свойства изогнутого луча света делают его перспективным для применения в нанотехнологиях, биофизических исследованиях, навигационных системах и астрономии.

Как объяснили в ТПУ, магнитное поле создается электрическим током или постоянными магнитными моментами некоторых тел. В частности, вокруг Земли оно формируется в наибольшей степени жидким слоем планетного ядра, состоящим из магнитоактивного железа.

В прошлом году российско-китайский коллектив исследователей разработал метод генерации гигантских сверхсильных магнитных полей, соответствующих по мощности полям черных дыр и нейтронных звезд, которые в сотни тысяч раз превышают земное. Специалистам удалось показать, что генерация сверхсильных полей может сопровождать резонансное рассеяние света на сферах из материала, не проводящего электрический ток.

“Черные дыры вращаются с огромной скоростью, лишь немного меньшей скорости света. Сразу возникает вопрос: а что будет с генерацией сверхсильных магнитных полей при вращении сферы? Вращение – это дополнительный “свободный” параметр, варьируя который возможно менять условия генерации сверхсильных полей”, — рассказал руководитель проекта, профессор отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Игорь Минин.

Ученые Томского политеха и Xidian University (Китай) провели исследование, показавшее, что в процессе вращения сфер световые лучи начинают искривляться, а горячие точки на их полюсах, в которых возникают гигантские магнитные поля, из сферических вытягиваются в спираль. Что, по словам авторов, позволяет определить максимальную скорость вращения, при которой возможна генерация сверхсильных полей.

“Мы доказали, что вращение диэлектрической сферы приводит к образованию “кривых” световых пучков как в теневой части этой сферы, так и внутри ее поверхности, то есть луч распространяется не по прямой линии, а по “кривой”, — пояснил Минин.

Он подчеркнул, что этот феномен является оптическим аналогом эффекта Магнуса — явления в гидродинамике, при котором вращающееся тело начинает двигаться перпендикулярно направлению обтекающего его потока жидкости или газа.

Ученые считают, что потенциальная область применения искривленных лучей огромна. Они могут быть использованы для создания усовершенствованных оптических пинцетов с “фотонным крючком”, которые позволят совершать манипуляции с отдельными клетками, молекулами и наночастицами; управляемых резонаторов и гироскопов – приборов в системах навигации, в мобильных устройствах, игровых приставках и квадрокоптерах, а также для лабораторного моделирования сильных магнитных полей, благодаря которым можно будет глубже заглянуть в физику формирования галактик.

Руководитель проекта отметил, что результаты исследования могут быть применимы и к наблюдению за космическими телами. Поскольку черные дыры и нейтронные звезды также обладают сильным магнитным полем и вращаются, вблизи них могут наблюдаться различные искажения привычных человеку “линейных” излучений. По словам специалиста, раньше астрономы, возможно, не учитывали это явление при изучении небесных объектов.

Исследование выполнено в рамках программы “Приоритет-2030” национального проекта “Наука и университеты”, участником которой является Томский политех.

Риановости