通过“聆听” 科学家首次测量光的动量

根据国外媒体的报道，科学家们长期以来一直怀疑光有动量，这是一种通过结合质量和速度来测量的性质。然而，光子或光粒子据说没有质量，它们的动量如何对物质施加力在很大程度上仍然是一个未解之谜。一项新技术最终可以解决这个有150年历史的问题，它使用声学传感器来“听”激光脉冲穿过镜子的弹性波。

德国天文学家约翰尼斯·开普勒早在1619年就提出，来自太阳光线的压力可能是确定彗星尾巴位置的原因，彗星尾巴总是指向远离太阳的方向。200多年后，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦预言辐射压力是光的电磁场动量的结果。但是从那以后，科学家们一直试图解释这种现象是如何发生的。

加拿大不列颠哥伦比亚大学奥卡那根分校的工程学教授肯尼斯·周(Kenneth Chau)说:“到目前为止，我们还没有确定这种动力是如何转化为动力或运动的。因为光的动量很小，所以我们没有足够的敏感设备来解决这个问题。”

为了找出真相，斯洛文尼亚和巴西的研究人员设计了一种新装置，可以用来测量光子之间微弱的相互作用。该研究小组建造了一面带有声音传感器和隔热屏的镜子，以减少干扰和背景噪音。然后，它们在镜子表面发射激光脉冲，并使用声音传感器来探测它们移动时产生的弹性波。

实验结果表明，这种弹性波效应非常类似于观察池塘中的波纹。肯尼斯说:“我们不能直接测量光的动量，所以我们的方法是‘听’穿过镜子的弹性波来检测它对镜子的影响。”肯尼斯说，我们可以追踪这些弹性波的特征，并将其追溯到光脉冲本身中存在的动量，这将为材料内部存在的光动量的最终定义和建模打开一扇门。

光可以用来驱动星际飞船吗？科学家们一直在努力开发新的宇宙飞船，利用光的能量来减少去遥远星球旅行的时间。

例如，2016年，加州大学圣巴巴拉分校的一个研究小组通过“定向能源之星先锋计划”(Deep-In)详细阐述了航天飞机计划。该计划将使用所谓的光子推进技术，这是一种利用激光产生光来驱动航天器的技术。

所有的宇宙飞船都是通过点燃推进燃料并向相反方向推进来实现太空旅行的。传统上，这种推进剂是一种燃料，必须在航天器上携带，以使其更重，速度更慢。光子推进使用一组激光，这意味着飞船不需要携带任何燃料。这使得有可能在更长的时间内加速飞行并达到更高的速度。

专家说，这项技术可以完全扩展，使载人飞行可以在小型和大型航天器上进行。这一发现可能最终会向理解光的动量迈出重要的一步。同时，了解辐射压力有许多应用。肯尼斯说:“想象一下，乘坐太阳帆驱动的星际快艇去遥远的星球进行太空旅行。也许可以在地球上设计一把光镊来组装一台微型机器。如何有效地利用光的动量是非常重要的。这将有助于我们实现更高效的太空旅行。”