弯曲空间内首次实现激光束加速

科技日报北京1月16日电 (记者房琳琳)据物理学家组织网最新报道,通过向白炽灯泡壳内发射激光,美国和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。新研究发现,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。

  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,所产生的光束既获得了加速,又能保持形状。随后,他们将加速光束发射到白炽灯泡壳中,此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,研究人员还向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。

  平面加速光束的轨迹完全由光束宽度决定,而新研究表明,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、引力蓝移或红移等现象。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。

  这一由以色列理工学院和美国哈佛大学联合完成的突破性实验发表在最近一期《物理评论X》期刊上。该团队目前正在研究光线在极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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