Işıkla Objeleri Uçurmak Mümkün mü?

[aquahell]

Caltech‘ten araştırmacılar, sadece ışık kullanarak cisimleri kaldırmak ve itmek için bir teknik dizayn etti. Araştırmacılar, bunu cisimlerin yüzeylerinde nano ölçekte paternizasyon yaratarak başardı.

Şimdilik teoride de olsa mevcut araştırma, 20 yıl gibi bir sürede Güneş Sistemi’nin dışındaki en yakın gezegene ulaşabilecek, yalnızca ışıktan güç alan ve ışık ile ivmelenen uzay araçlarının geliştirilmesi için atılmış en önemli adım olarak nitelendiriliyor.

18 Mart’ta Nature Photonics’te yayımlanan çalışma Caltech’te Uygulamalı Fizik ve Malzeme Bilimi Profesörü Harry Atwater’ın laboratuvarında gerçekleştirildi.

Onlarca yıl once optic cımbız adı verilen (optical tweezers) teknolojinin geliştirilmesi bilim insanlarına nanoparçacıklar gibi küçük objeleri manipüle etme ve hareket ettirme yeteneği sağlamıştı. Bu tekniğin de temelinde çok iyi şekilde odaklanmış şiddetli lazer ışınlarının radyatif (ışınımsal) basıncından faydalanılmıştı.

Ne var ki, bu teknik oldukça küçük objeleri çok yakın mesafelerden etkilemeyi sağlıyordu. Araştırmanın başyazarı ve postdoktora araştırmacısı Dr. Ognjen Ilic durumu tıpkı hafif bir hava akımı ile pinpon topunu uçurmaya benzetiyor. Eğer topunuz büyürse saç kurutma makinesinden çıkan hava topu ıçurmaya yetmeyecektir.

Şimdi ise bu yeni teknik ile farklı büyüklüklerde ve şekillerdeki cisimler (mikrometreden metre ölçeğine kadar) ışık hüzmeleri ile manipüle edilebilecek. Bu tekniğin kilit noktası nesnelerin yüzeyinde nano ölçekte spesifik paternler oluşturmaktan geçiyor.

Bahsi geçen nano kalıplar ışık ile etkileşime giren cismin kendisini bozunduğunda kendisini düzeltebilmesini ve bu etki ile sürekli ışık hüzmesi ile etkileşimde kalabilmesini sağlıyor. Bu da çok iyi odaklanmış şarp lazer atımlarına karşın, objelerin kendi durağanlığını sağlayabildiği paternizasyon ile bu ihtiyacı ortadan kaldırıyor. Dolayısıyla ışık kaynağı milyonlarca kilometer uzakta da olsa etkileşimde kaldığı sürece cisimler ışıktan itkiyi alabilecek gibi görünüyor.

Aynı zamanda Joint Center for Artificial Photosynthesis’in de yöneticiliğini yapan Atwater, yaptıkları çalışmada makrakopik cisimleri uçurmak için bir metot geliştirdiklerini belirtti. Teorik bu metot yeni jenerasyon uzay araçlarının yüksek hızda itimi için uygulanabilir bir teknik olma potansiyeli de taşıyor.

Şimdilik bir miktar uzak bir hayal gibi görünse de prensiplerini test etmeye başlamanın uygun olabileceği düşünülüyor. Teoride uzay araçları da nano ölçekte yapılar ile yüzeylerinde paternizasyon oluşturulabilecek cisimler gibi görünüyor ancak bu araçların Dünya üzerinde konuçlanmış lazer atıcıları ile hızlandırılması bir diğer aşılması gereken engel olabilir.

Ancak gerçekleşmesi durumunda, yakıt taşıma zorunluluğu olmayan uzay araçlarının yüzey stabilitesi sağlanması durumunda, çok yüksek rölativistik hızlara ulaşıp diğer yıldız sistemlerine gitmesi dahi gerçek olabilir.

Atwater tekniğin Dünya’da da endüstriyel anlamda küçük objelerin hızlı fabrikasyonu için de uygulanabilecek bir teknoloji olduğunu belirtiyor.

Kaynak ve İleri : Lorinda Dajose, CalTech Website, 18 Mart 2018, Levitating Objects with Light https://www.caltech.edu/…/ne…/levitating-objects-lightOgnjen Ilic & Harry A. Atwater. Self-stabilizing photonic levitation and propulsion of nanostructured macroscopic objects. Nature Photonics, 2019 http://dx.doi.org/10.1038/s41566-019-0373-y