باریکه‌‌‌ٔ ردگیرِ^۱ کوچک

از سال ۱۹۸۰ دانشمندان، در مقیاس میکروسکوپیکی، ذرات کوچک ماده را توسط ابزاری اپتیکی (موچینِ اپتیکی) جدا می‌کرده‌اند. با انجام این کار، برای مثال، پاسخ‌های مکانیکی یک سیستم بیو‌ملکولی را در نتیجه این جداسازی مورد بررسی قرار می‌دادند. اکنون در مجله فیزیک ریویو لتر، دیوید روفنِر و دیوید گریر از دانشگاه نیو‌یورک چگونگی فرآیند جذب و دفع ذرات را در فاصله‌های به نسبت زیاد (ده‌ها میکرو‌متر) با استفا‌ده از باریکه رد‌گیر تو‌صیف می‌کنند. این رهیافت برای توصیف این فرآیند‌ها، بسیار سود‌مندتر از روش بکارگیری موچین اپتیکی است.

یک باریکهٔ رد‌گیر فقط از یک جهت روی ذره تابیده می‌شود. برای ذره‌ای که بخواهد به سمت منبعِ باریکه کشیده شود، ذره بایستی جهت تکانهٔ تعدادِ کافی فوتون را که همسو با جهت باریکه است تغییر دهد. این امر سبب می‌شود ذره بر نیرویی که فوتون‌ها بر آن وارد می‌کنند تا ذره را برانند، غلبه کند. این فرآیند به شرطی اتفاق می‌افتد که شدت نور به سرعت در امتدادِ محور باریکه تغییر کند. برای مثال می‌توان گفت در جایی نور به شدت کانونی شود.

برای ایجاد تغییرات شدت در ناحیه‌ای بزرگتر، روفنِر و گریر از نورِ به دقت شکل گرفته‌ای تحت عنوان باریکه بسِل استفاده کردند. این باریکه بدون پهن‌شدگی انتشار می‌یابد. برای ساخت تقریبیِ چنین باریکه‌ای، آن‌ها نور یک لیزر را روی وسیله‌ای تاباندند که به آن‌ها اجازه می‌داد فاز را در یک حلقه دایره‌ای به‌‌طور الکترونیکی تغییر دهند، سپس نور را توسط یک لنز کانونی کردند. یک حلقهٔ بزرگترِ دومی، باریکه‌ای دیگر را شکل داد به نحوی‌ که با باریکه اولیه در امتداد محور تداخل کرد. این تداخل یک پرتو در حال انتشار از نور تولید می‌کند، همچنین نواحی تاریکی ایجاد می‌شود به نحوی که انواع گوناگونی از ذرات را به دام انداخته و به سمت منبع می‌کشد (نواحی آبی در شکل پایین نشان دهنده نواحی تاریک است). با اضافه کردن باریکهٔ رد‌گیر دیگری محققان به طور همزمان یک ذره را جذب کردند در حالی که ذره دیگر را در نزدیکی راندند.

D. Ruffner and D. G. Grier, Phys. Rev. Lett. (2012)

اگرچه این تکنیک در آینده نزدیک نخواهد توانست سفینه‌های فضایی دشمن را گیر‌اندازد^۲ اما می‌تواند روشی قدرتمند برای بررسی اشیا با دقت بسیار باشد.