چرخش نور مانند چرخ و فلک/ دستاورد جدید دانشمندان در دستکاری نور 

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، به نقل از پایگاه خبری فیز، دانشمندان دانشگاه مریلند (UMD) در یک مطالعه جدید، از تکنیکی نوین برای دستکاری نور رونمایی کرده‌اند که دریچه‌ای نو به سوی درک و کاربرد‌های این پدیده شگفت‌انگیز می‌گشاید. 

نور، به‌رغم ظاهری ناملموس، دارای حرکت و ضربه است. این پدیده، امکان استفاده از نور برای هل دادن اشیاء و حتی فضاپیما‌ها را فراهم می‌کند.

نور می‌تواند حامل تکانه زاویه‌ای مداری (OAM) باشد، خاصیتی که با چرخش و گرداب‌های فاز نور مرتبط است. دانشمندان در دهه ۹۰ میلادی، وجود تکانه زاویه‌ای مداری در نور را کشف کردند و دریافتند که با چرخش‌های عرضی در مقطع پرتو نور همراه است.

تحقیقات اخیر فیزیکدانان دانشگاه مریلند نشان داده است که نور می‌تواند این تکانه را در گرداب‌های نوری مکانی-زمانی (STOV) که به صورت عرضی می‌چرخند، حمل کند.

این تحقیق که در مجله «فیزیکال ریویو ایکس» (Physical Review X) منتشر شده است، روشی نوین برای تغییر تکانه زاویه‌ای مداری پالس‌های نور در حین حرکت ارائه می‌دهد. 

پروفسور «هاوارد میلچبرگ» (Howard Milchberg)، محقق اصلی این پروژه، در خصوص اهمیت این کشف می‌گوید: تا پیش از آزمایش‌های ما، تصور رایج بر این بود که ذرات نور یا فوتون‌ها قادر به حمل تکانه زاویه‌ای مداری به صورت عرضی نیستند. این ایده در ابتدا با تردید و حتی انکار همکاران ما مواجه شد؛ اما اکنون، شاهد رشد فزاینده تحقیقات در زمینه گرداب‌های نوری مکانی-زمانی در سراسر جهان هستیم. این پدیده نوظهور، کاربرد‌های بالقوه متعددی در حوزه‌های مختلف علمی و فناوری دارد.

تیم تحقیقاتی دانشگاه مریلند با استفاده از مجموعه‌ای از تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته، از جمله لیزر‌های تخصصی، موفق به دستکاری تکانه مداری عرضی پالس‌های نور شدند. این فرآیند شبیه به چرخاندن یک چرخ و فلک یا آچار است. 

به منظور تغییر تکانه مداری عرضی پالس‌های نور، محققان از ستون‌های باریک پلاسمایی موسوم به «سیم‌های گذرا» (transient wires) استفاده کردند. این سیم‌ها در مسیر حرکت پالس‌ها قرار گرفته و با ایجاد تکان‌هایی در آنها، تکانه مداری عرضی پالس‌ها را تغییر می‌دهند. 

آزمایش‌های محققان کارایی و ظرفیت بالای این روش را در دستکاری دقیق خواص نور به اثبات رسانده است.

این تحقیق که در مراحل ابتدایی خود قرار دارد، پتانسیل تحولات چشمگیری در زمینه‌های مختلف علمی و فناوری را دارد. از جمله کاربرد‌های بالقوه این تحقیق می‌توان به ارتباطات نوری پیشرفته و اشکال نوین میکروسکوپ اشاره کرد.