13:31, 05 мая 2017

Физики придумали «притягивающий луч» из волн де Бройля

Физики придумали «притягивающий луч» из волн де Бройля

A. Gorlach et al., Phys. Rev. Lett. (2017)

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.