トラクター ビーム: SF 映画、小説、テレビ シリーズでそれが動いているのを何度見たことがありますか?しかし、それはもはや空想の産物ではありません。物理学と技術の進歩のおかげで、レーザーや音波の使用を通じて、それは現実になりつつあります。
これはまだ未成熟な技術ですが、研究に時間を投資する価値はあります。潜在的な用途は数多くあります (とりわけ、製薬研究と高精度生産)。 いずれにせよ、トラクタービームの開発は、物理学、テクノロジーの将来、そして複雑な問題への取り組み方に大きな影響を与える可能性があります。
トラクタービームとは何ですか?
前述したように、これらは粒子、分子、またはより大きな物体を遠隔制御するために使用されるレーザーまたは音波のビームです。 「トラクタービーム」の概念はほぼ 1 世紀前に初めて導入されました。 ライターによる SF エドワード・エルマー・“ドク”・スミス 1931インチ
時が経つにつれて、それは SF 作品で繰り返し登場する要素になりました。 スタートレックシリーズは有名で、トラクタービームは宇宙船で使用され、遠くの物体を掴んで動かすことができるエネルギーのビームとして表現されています。
そして今日？ 私たちはすでにSFの領域から研究の分野に入っています。 トラクタービームはもはや理論ではなく、最近の科学技術の進歩により現実のものになりました。
2013で、科学者たちは 彼らはなんとか開発することができた 顕微鏡レベルで物体を操作できるトラクタービーム。 それ以来、小規模なトラクタービームを作成するいくつかの研究が同様の結果を達成しました。
2014で 研究者のチーム これは、生産しました レーザーの流れに逆らって金でコーティングされた中空のガラス球を数センチメートル移動させることができる可逆的なトラクタービーム。
2016, 別の検索 細菌細胞を移動させるためにトラクタービームを使用しました。
2019で, 調査 トラクタービームを使用して、「フォトニックナノ溶接」として知られるプロセスを通じてナノスケール材料を組み立てました。
それらは些細な発展のように見えるかもしれませんが、実際には多くの分野に革命を起こす大きな可能性を秘めています。 たとえば医療分野では、トラクタービームを使用すると、高精度で低侵襲な手術が可能になります。
トラクタービームの背後にある科学
トラクタービームは基本的に音または光を通して機能します。
比較的最近の研究の多くは、物体を光子のビームに向かって引き寄せることができる力が存在することをすでに示しています。
基礎研究 実施されました 2010で続いて 実験による確認 2011で。 ほんの数か月前、 1月2023、研究チーム 間違いなく証明されました いわゆる現象のおかげで、巨視的な物体に光学的引力が作用します。クヌーセン拡散"
音に関してですが、 私は勉強します 小さな粒子を操作するための音波の使用は、 アル1982. 2015で、研究では、超音波ベースのトラクタービームを使用して粒子を持ち上げて操作することが実証されています。この現象は、ここで説明しましたが、「」として知られています。音響浮上"
トラクタービームの可能な用途
現在、トラクタービームは研究中であり、具体的な用途はありません。 ただし、このテクノロジーの背後にある科学を理解すると、将来のいくつかの応用可能性が示唆されます。
- 精密製造: トラクタービームを使用すると、微細なコンポーネントの組み立てと管理に役立ち、複雑な製品の生産の効率と精度を向上させることができます。
- 生物医学的用途: トラクタービームを使用すると、小さな材料を非侵襲的に移動できるようになり、標的を絞った薬物や治療の送達が容易になります。
- 材料科学： トラクタービームを使用すると、ナノおよび顕微鏡レベルで材料を検査および操作でき、新しい材料や用途の開発につながる可能性があります。
- 宇宙探査： より強力なトラクタービームを使えば、小惑星やスペースデブリを捕捉して操作して、事故を防ぎ、有用な物質を収集し、安全な宇宙探査を促進できる可能性があります。
- ロボット工学: ロボットはトラクター ビームを使用して非常に小さな物体を制御および操作し、動作の精度と効率を向上させることができます。
- 環境保護: トラクタービームは、海洋のマイクロプラスチックや空気中の汚染物質など、環境から粒子や汚染物質を除去するのに役立ちます。
- 安全保障と防衛: いつか、爆発物の解除やドローンの無力化など、安全保障や防衛の現場で小さな物体の取り扱いや制御にトラクター ビームが使用されるようになるかもしれません。
トラクタービームの課題と限界
トラクタービームの大きな可能性にもかかわらず、トラクタービームを「質量」技術に変える前に、まだいくつかの課題に直面していることは疑いの余地がありません（特にレーザーベースの「光学」トラクタービームの分野において）。
まず第一に、 光の分散 少なからず重要な問題を引き起こします。光はあらゆる方向に散乱するため、対象物に目標の力を加えるにはレーザー ビームの指向性が高くなければなりません。質量やサイズなどの物体の特性に応じて、別のレーザーが必要になる場合があります。
巨視的なオブジェクトの場合、 光学的牽引力 これは、デバイスのサイズ、複雑さ、コストの増加を意味します。したがって、パラメータの選択は、機器と操作されるオブジェクトの両方にとって非常にデリケートになります。
「レーザー」トラクタービームのもう一つの問題は、 過熱。現時点では、医療分野で使用される「光ピンセット」の強い光強度は、生体サンプルに損傷を与える可能性があります。
これらの課題にもかかわらず、トラクター ビームには数多くの応用機会があります。 継続的な研究開発により、これらの限界を克服し、新しくエキサイティングなアプリケーションへの道を切り開くことができます。
物理的に接触せずに物体を扱えるようになり、危害を及ぼすリスクなく危険物や敏感な物質を扱うことができる未来を想像してみてください。 (他のテクノロジーでも起こったように) ロッデンベリー物語の古いエピソードを見ても、それは単なる予言に見える未来。 それでテレポーテーションはどうなるのでしょうか？
