Физики придумали «притягивающий луч» из волн де Бройля

Ученые теоретически обосновали возможность притягивать объекты посредством их взаимодействия с квантово-механическими волнами вероятности. Анализ показал, что несмотря на то, что волны де Бройля имеют вероятностную природу и не являются волнами какой-либо физической величины в классическом смысле, их взаимодействие с объектами сильно напоминает случай обычных волн. Новая работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Несколько лет назад было сделано неожиданное открытие, что постоянный световой луч или звуковая волна, падающие на маленький объект, могут притягивать его к своему источнику. В новом исследовании Андрей Новицкий из Технического университета Дании и его коллеги нашли условия, при которых создавать притягивающую силу будет волна плотности вероятности пучка частиц, например электронов.

Притягивающий луч работает, когда волны при взаимодействии с объектом получают импульс в том направлении, куда они распространяются. Это ускорение пучка приводит к тому, что объект получает импульс отдачи в противоположную сторону. Этот импульс толкает объект назад к источнику падающего луча. Часто луч создают таким образом, что его амплитуда описывается функцией Бесселя первого рода (в таком случае он называется «луч Бесселя»), тогда он распространяется в виде конуса. Новицкий и его коллеги проанализировали влияние таких параметров, как угол при вершине конуса, энергия пучка и особенности электромагнитного взаимодействия между объектом и лучом.

Группа обнаружила, что существует широкий диапазон параметров, для которых волна де Бройля формирует притягивающий луч, но взаимодействие между пучком и объектом имеет значение. Так, кулоновское поле не может привести к притягивающей силе, в то время как поле Юкавы, которым описываются ядерные взаимодействия, может.