Понять импульс света: ученые нащупали решение 150-летней загадки

26 Августа 2018, Илья Хель 18

Идея о том, что свет обладает импульсом не нова, но точный характер того, как свет взаимодействует с веществом, оставался загадкой почти 150 лет. Новое исследование, недавно опубликованное в Nature Communications, возможно, раскрыло ключ к одной из самых темных тайн света.

Иоганн Кеплер, знаменитый немецкий астроном и математик, впервые предположил в 1619 году, что давление солнечного света может быть причиной того, что хвост кометы всегда направлен от Солнца, говорит соавтор исследования и профессор инженерии в UBC Okanagan Кеннет Чоу. Только в 1873 году Джеймс Клерк Максвелл предсказал, что это радиационнное давление связано с импульсом, который находится в самих электромагнитных полях самого света.


«До сих пор мы не определяли, как этот импульс превращается в силу или движение», говорит Чоу. «Поскольку импульс, переносимый светом, очень мал, у нас не было достаточно чувствительного для его определения оборудования».

Сейчас технологии появились и Чоу, со своей международной исследовательской группой из Словении и Бразилии, проливает свет на эту тайну.

Чтобы измерить эти крайне слабые взаимодействия между фотонами света, команда построила специальное зеркало, снабженное акустическими датчиками и теплозащитой, чтобы свести помехи и фоновый шум к минимуму. Затем они выстрелили лазерными импульсами в зеркало и использовали звуковые датчики для обнаружения упругих волн на поверхности зеркала, подобно ряби на пруду.

Импульс света: как его нащупать?

«Мы не можем напрямую измерять импульс фотонов, поэтому наш подход заключался в том, чтобы обнаружить его влияние на зеркало, «слушая» волны, которые через него проходили», говорит Чоу. «Мы смогли проследить черты этих волн до импульса, который находится в самом пульсе света, что наконец открывает дверь для моделирования импульса света в материалах».

Это открытие важно для понимания света, но Чоу также отмечает возможное практическое применение давления света — например, в солнечных парусах.

Выходит, свет не так уж невесом? Расскажите, что думаете по этому поводу в нашем Телеграм-чате.

Понять импульс света: ученые нащупали решение 150-летней загадки
Метки: , .

18 комментариев Оставить свой

  1. uran

    а сколько весит фотон?

    • Kvazar666

      uran, Масса - мера инертности. Инертность — свойство тела препятствовать воздействию на него внешних сил. Сила - производная по времени от импульса. Собственное время фотона равно - 0, следовательно у фотона нет "веса" и массы тоже. Современная физика предполагает, что у фотона есть "гравитационная масса", но я лично вертел это ничем не обоснованное мнение на своем катамаране.

      • kirfoton

        Kvazar666, Под гравитационной массой, конечно, подразумевают то, что фотон создает гравитационное поле , или как сейчас модно говорить - искривляет пространство - время, как и другие частицы.

  2. kirfoton

    Не понятно... Стреляли единичными фотонами и что есть датчики, которые почувствуют вибрацию зеркала при попадании одного фотона ? И к тому же мне до сих пор не ясно, что же такое один фотон, если нарисовать электромагнитную волну в виде круга , как рисуют волны излучаемые радиостанцией, то где, в каком месте этого круга фотон ? Неужели фотон размазан по всей области размером в километры и даже миллионы километров ? Тогда это не частица, а не понятно что...

    • Kvazar666

      kirfoton, Если вам еще не понятно почему свет не только волна, но и частица, то видимо вы этим летом закончили 10 класс, могу посоветовать только советую набраться терпения и подождать начала нового учебного года и там вам должны будут все объяснить. Но чур, гуглом не пользоваться, а то вас бог пакарает.

      • kirfoton

        Kvazar666, Конечно я знаю о двойственности света, но мне интересно подробней знать, что такое фотон. У него есть размер,форма, например диаметр, или это штука безразмерная ? А если фотон не имеет размера , тогда как это понимать ?

  3. Putnik1964

    Странная статья...
    О давлении света известно давным давно и в школах есть простенькие приборы наглядно это показывающие: youtube.com/watch?v=pVFLCUBifsU

    А собственно о природе взаимодействия света с веществом судить по звуковой волне, рождаемой в зеркале, вряд ли возможно.

  4. kirfoton

    Я ещё раз прочитал статью и возник вопрос, почему "Мы не можем напрямую измерять импульс фотонов" - цитата. А в самом деле, почему импульс нейтрона, например, можно измерить, а импульс фотона - нет ?

  5. kirfoton

    Конечно, в Википедии я могу много прочитать о фотоне, но самого интересного всё равно не понять - как фотон умудряется лететь во все стороны одновременно ? Именно так разлетаются во все стороны фотоны от антенны радиостанции. Знатоки на сайте otvet.mail.ru мне пытались разъяснить, но кроме стандартных фраз и цитат я ничего не получил в ответ. тут надо подключать серьёзных ученых - академиков, а они с такими как мы, с мелкими не общаются...

    • viktor chibisov

      kirfoton, Kirfoton, Вы задаете абсолютно правильные вопросы. В нашей работе в рамках модели электромагнитной Вселенной мы пытаемся ответить на эти вопросы. Подробнее с ней можете ознакомиться, кликнув в сети «S_теория Чибисов». Интересно, как Вы вышли на эти вопросы, есть ли у Вас какие-то публикации на эту тему в Интернете?

    • makeyev

      kirfoton, Фотон это фрактал канального возмущения в объёме пространства материи вакуума, является квантом меры изменения инерциальной системы бытия нейтронов, протонов, ядер атомов, электронов, электронных оболочек атомов и комплексом из атомов разных элементов вещества.
      всенаправленная антенна электромагнитного излучения является фокусом возмещения во все стороны материи вакуума, поэтому фотоны распространяются во все стороны от всенаправленной антенны.
      А направленные антенны электромагнитного излучения, например, обычный фонарь, возмущает материю вакуума в определённом секторе, остальные сектора закрыты отражателем и другими деталями фонаря.

  6. makeyev

    Фотон (это фрактал из тон фотона, унтертон-фотонов и обертон-фотонов) это фрактальный канал возмущения в хаотическом движении элементарных вихрей материи электростатики и магнетизма. составляющих объём пространства матери вакуума.

    Структура фотона в упрощённой форме: это взаимно перпендикулярно пересекающиеся плоскости электростатики и магнетизма, в плоскости которых текут потоки элементарных вихрей материи электростатики и магнетизма под углом около 45 градусов к оси распространения фотона. На границе горизонта событий тон-фотона энергия-информация бытия элементарного вихря передаётся попутно перпендикулярному потоку с противоположным направлением вращения элементарного вихря относительно вектора его движения. Получаются зигзаги движения потоков элементарных вихрей материи электростатики и магнетизма.

    Отсюда следует, что элементарными вихрями материи электростатики и магнетизма фотоны взаимодействуют с магнитными диполями нейтронов, протонов. ядер атомов и электронов, а также взаимодействуют с элементарными электростатическими вихрями, истекающими во все стороны из протонов, ядер атомов, электронов и даже нейтронов. Из нейтронов в равной пропорции истекают элементарные вихри материи электростатики с вращением и по часовой стрелке и против часовой стрелки относительно вектора их движения.

    Следовательно, фотоны оказывают давление на любое вещество, состоящее из нейтронов, протонов, атомов различных элементов. Свет от Солнца отклоняет хвост кометы противоположно от Солнца. Но из Солнца истекают потоки частиц звёздного (солнечного) ветра (ионы атомов, электроны и т.д.), которые тоже оказывают давление на вещество на их пути. Это понятно, если ознакомиться с Теорией Относительности Реальности, разработанной и развиваемой одним из рядовых российских исследователей.

    • PROVOCATOR

      makeyev, Интересно, хоть вникнуть и не смог :) слишком много непонятных терминов, поэтому после фразы "отсюда следует" решил не углубляться.
      А это изложение в рамках какой теории?

    • PROVOCATOR

      makeyev, В рамках какой теории это изложение?

      • makeyev

        PROVOCATOR, Наша маленькая скалистая планета земля является естественным космическим кораблём, который, обращаясь вокруг карликовой жёлтой звезды Солнце,обращается вокруг ядра Галактики Млечный Путь.
        Работа процесса бытия материи вакуума и вещества производит продукт: продолжение процесса бытия и равную пропорциональную маленькую прибавку к существующему объёму пространства материи вакуума и к массе вещества самодостаточной неуничтожимой вселенной. Этот прирост материи Вселенной отражается Объёмной Постоянной Хаббла, которая равна 6,591*10^-18 в секунду. Период удвоения объёма материи вакуума и массы вещества равен 3,3325 миллиардов лет, это вычислено при значении Линейной Постоянной Хаббла 2,197*10^-18 в секунду.
        Прирост массы вещества происходит рождением около 4 миллионов новых нейтронов в секунду в грамме любого вещества, содержащего число авогадро атомных единиц массы.
        Большинство нейтронов поглощаются ядрами атомов. что приводит к трансмутации атомов, эволюции молекул неживого вещества в молекулы биологического вещества и структуры живого и мыслящего вещества.
        Неисчерпаемая энергия творится у нас под ногами - в недрах планеты Земля и творится в веществе Солнца. Светимость Солнца полностью обеспечивает прирост массы вещества Солнца, трансмутация ядер атомов этого вещества и разделение на протон, электрон и испускание фотона новых нейтронов, не захваченных ядрами атомов.
        Эти и множество других процессов неживой, живой и мыслящей материи описывает и объясняет Теория Относительности Реальности, разработанная и развиваемая в Российской Федерации.

    • viktor chibisov

      makeyev, makeyev, в Вашем комментарии чувствуется проработка некой цельной теории построения материи. Можно ли с ней ознакомиться в Интернете? Мы тоже занимались данными вопросами в рамках построения электромагнитной модели Вселенной. Подробнее с ней можете ознакомиться, кликнув в сети «S_теория Чибисов». Хотелось бы получить ссылку на Вашу работу.

      • makeyev

        viktor, Виктор, благодарю Вас за отзыв на мой комментарий здесь. Я с детства "хотел всё знать". Общедоступная научно-популярная и научная информация не давала таких ответов на любознательные вопросы о строении и функции материи (что такое электростатика. магнетизм, инерция-масса-гравитация, вещество, отчего происходят землетрясения и т.д., которые были бы всеобъемлющими и не противоречили бы достоверным наблюдательным и экспериментальным фактам, регистрируемых, описываемых и публикуемых учёными. Мне стало интересно самому искать такие ответы. С 1982-1983 года я стал формироваться как инициативный, внештатный исследователь. Мне удалось получить новые фундаментальные знания и даже интегрировать их с уже известными общедоступными в единую эволюционирующую теорию, которую продолжаю дополнять и развивать, совершенствовать. Эту теорию я называю Теория Относительности Реальности в интернете можно найти. Разрабатываю книгу по этой теме. Надеюсь в течение 6-18 месяцев сформировать текст и иллюстрации книги по этой теории.
        У меня есть научные публикации, научно-популярные произведения. Ссылки на эти публикации имеются в нижней части моей моей страницы (после автобиографии) на сайте проза.ру. Там я в авторах по имени Александр Макеев 2. Заходите, читайте. Надеюсь, Вам лично будет интересно. Если будут у Вас опровержения каких-то научных положений в этой теории, прошу высказать мне публично или в электронном письме.

      • makeyev

        viktor, Виктор, попробуйте рассмотреть нейтрон. протон, электрон как фокус ист ока и притока потоков элементарных вихрей материи электростатики и магнетизма, находящихся в вездесущей материи вакуума, объём пространства которого состоит из хаоса потоков этих вихрей и ещё более элементарных отдельностей материи. Это всё я изучаю теоретически, описываю и объясняю. Буквально сегодня, днём 20 сентября 2018 года я существенно продвинулся в этой теме.
        Если Вы мысленно проведёте такой эксперимент, то сможете объяснить инерцию, массу и гравитацию в поле знаний этой физической модели реальности.
        Кстати, фотон есть фрактал структуры из потоков элементарных вихрей материи электростатики и магнетизма, как плоскости электростатики и магнетизма, взаимно перпендикулярных и линия их пересечения совпадает с вектором распространения фотона (возмущения в хаосе отдельностей материи вакуума).
        Гравитация есть не притяжение невидимыми, чтобы не перепутываться, перестыкующимися резинками, пружинками, нитками, канатами...,, а отталкивание от испускаемых во все стороны и полярно потоков элементарных вихрей материи вакуума и придавливание друг к другу относительно близких объектов налетающими отдельностями материи вакуума, испущенных всем множеством объектов, расположенных в сфере радиусом горизонта событий.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.