Cómo convertir un láser en un rayo de tractor

Un fotón tiene un pequeño impulso que puede impartir a cualquier cosa que golpee, como descubrieron Arthur Compton y Peter Lebedev a principios del siglo pasado. Ahora sabemos que los fotones pueden usarse para empujar cualquier cosa, desde electrones hasta velas solares.

Hoy, Jun Chen de la Universidad de Fudan en China y algunos amigos demuestran el resultado contradictorio de que los fotones también pueden tirar de cosas. En otras palabras, han descubierto cómo generar una fuerza de tracción hacia atrás a partir de un rayo que se propaga hacia adelante.

Chen y sus amigos dicen que esto es posible cuando el sistema cumple dos condiciones. Primero, funciona solo para haces en los que el impulso en la dirección de propagación es pequeño, como es el caso de los haces que simplemente rebotan en un objeto. En segundo lugar, los fotones deben excitar simultáneamente varios polos múltiples dentro de la partícula, que dispersan el haz.

Si el ángulo de dispersión es el correcto, el impulso total en la dirección de propagación puede ser negativo, lo que significa que la partícula se tira hacia la fuente y la luz se convierte en un rayo tractor.

Esto no debe confundirse con varios mecanismos de tipo pinza óptica en los que las partículas atrapadas en un haz siguen el gradiente de intensidad de la luz. En este caso, las partículas siempre alcanzan algún punto de equilibrio donde la intensidad alcanza un máximo.

La nueva fuerza de Chen y compañía funciona cuando no hay gradiente. Si tienen la oportunidad, su rayo tractor atraerá una partícula hasta la fuente.

Esa es una útil herramienta adicional en la caja de trucos del nanomanipulador. Esto puede abrir nuevas vías para la micromanipulación óptica, de los cuales los ejemplos típicos incluyen el transporte de una partícula hacia atrás a una larga distancia y la clasificación de partículas, dicen Chen y compañía.

Este es un artículo de teoría, por lo que queda una pieza del rompecabezas por encajar. Todo lo que tienen que hacer ahora es demostrar que su rayo tractor funciona.

Ref: arxiv.org/abs/1102.4905 : Fuerza de tracción hacia atrás de una viga que se propaga hacia adelante

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