Физики нашли применение изогнутым пучкам света

В своей работе сотрудники Университета Сент-Эндрюс (University of St Andrews) использовалии так называемые двумерные пучки Эйри (Airy beam), обладающие целым набором уникальных свойств. Основных, пожалуй, два. Во-первых, они практически не рассеиваются при распространении. Во-вторых, и это кажется совсем необычным, они распространяются в пространстве не прямолинейно, а по параболической траектории. Например, пройдя расстояние в 20 см, максимум излучения смещается почти на полмиллиметра. Экспериментальные данные, представленные на рисунке, очень наглядны и убедительны. Законы физики при этом не нарушаются, потому что каждая волна распространяется по прямой.

Собственно, сама техника эксперимента, который поставили ученые, довольно проста. Двумерные пучки Эйри они получали тем же способом, что и их предшественники из Университета Центральной Флориды (University of Central Florida). Полученными лучами они облучали тонкодонную кювету, наполненную суспензией стеклянных шариков диаметром 1,5 микрона в воде. Создаваемое оптическое давление толкало микрочастицы. Но из-за того, что шарики относительно тяжелые, они, поднявшись, снова падали в кювету через несколько секунд. Эксперимент продолжался две минуты, процесс записывали на камеру с 40-кратным увеличением.

В итоге в контейнере наблюдалось ассиметричное распределение частиц. Передвигаясь по параболической траектории вдоль двигающих их лучей, они скапливались в той части кюветы, куда «загибался» пучок световых волн.

Ученые отмечают, что их эксперимент – только первый опыт прикладного применения пучков Эйри. В дальнейшем метод, который они назвали «оптической расчисткой частиц», можно широко использовать в коллоидных химии и биологии. Например, делить микрочастицы или клетки по различным признакам, таким как размер, вес или коэффициент отражения. Или, наоборот, смешивать их.