Page 23 - מגזין הטכניון | חורף 2009

מ ח ק ר ט כ נ י ו נ י ה ו ל י ד ת ח ו ם ח ד ש :
ס פ י נ א ו פ ט י ק ה
חוקרי הטכניון הם הראשונים
שהצליחו לצפות באפקט מגנוס באור,
ובכך פתחו דרך חדשה לשליטה באור
בקנה מידה ננומטרי בעזרת "סחרור"
של האור, ויסדו ענף חדש באופטיקה
פ י ס י קל י ת : " ספ י נ א ו פט י קה "
(. התגלית הניסוייתSPINOPTICS)
החדשה מספקת דרך טובה להבנה
פיסיקלית בסיסית למסלולם של
חלקיקים מסתובבים הנעים בתווך
לא הומוגני, שעד כה ניתן היה לצפות
בהם רק במערכות מסובכות של
חומר מעובה. המחקר נערך על ידי
פרופסור ארז חסמן, ד"ר קונסטנטין
בליאוך, ד"ר ולדימיר קליינר ואבי ניב
מהמעבדה למיקרו וננו-אופטיקה
בפקולטה להנדסת מכונות. התגלית
הניסויית נבחרה לכתבת השער בגליון
דצמבר 8002 של כתב העת היוקרתי
. Nature Photonics
יצירתו של כוח צדי על מוצק גלילי
או כדורי מסתובב השקוע בנוזל )או
גז(, כאשר מתקיימת תנועה יחסית
בין הגוף המסתובב לנוזל - קרויה
.(Magnus effect אפקט מגנוס )
הפיסיקאי הגרמני היינריך מגנוס
תיאר לראשונה את האפקט ב- 3581.
במשחקי כדור רבים אחראי אפקט
מגנוס לתנועת המסלול של כדור
מסתובב )למשל, שחקן כדורגל, טניס
או פינג פונג אשר מסובב את הכדור(.
אפקט מגנוס משפיע גם על מסלולם
של טילים מסתובבים ועל תעופת
כלי טייס מסוימים.
לגלים אלקטרומגנטיים, המתנהגים
גם כחלקיקים נטולי מסה הנקראים
פוטונים, יש תכונה פנימית - ספין
)סחרור( של הפוטונים. הספין, שהוא
התנע הזוויתי הפנימי של הפוטונים,
תלוי בכיוון הקיטוב המעגלי של האור.
חוקרי הטכניון מדווחים במאמרם על
תיאוריה מאוחדת בנושא ולראשונה
על תצפית ניסיונית ישירה בסטייה
תלוית-ספין - אפקט מגנוס בפוטונים.
אפקט מגנוס באור )הנקרא גם
(, גורם לאורOptical spin Hall effect
לסטות בשל האינטראקציה בין
הספין של הפוטונים לצורת מסלולו.
ההשלכות האפשריות של המחקר
החדש נרחבות מאוד. "יישום האפקט
הזה באמצעים פוטוניים וננו-אופטיים
עשוי להוביל לפיתוחו של תחום
מחקר חדש - ספינאופטיקה," אומר
פרופסור חסמן. "אנחנו מקווים כי
נצליח לשלוט באור בקנה מידה
ננומטרי, בדרכים שלא היו אפשריות
עד כה." לאחרונה מימשו החוקרים,
במעבדה למיקרו וננו-אופטיקה, מבנה
ננומטרי שמאפשר הזזת מיקוד גלי
פני שטח )פלזמוניים( כתלות בספין.
תגלית זו התפרסמה בכתב העת
.Physical Review Letters
החוקרים מאמינים כי עבודתם תספק
בעתיד תוצאות שיועילו גם לתחומים
אחרים בפיסיקה. לדברי פרופסור
חסמן, "ישנן מערכות פיסיקליות
רבות שבהן הספין של החלקיקים
משפיע על מסלול התנועה, כגון
בפיסיקה של אנרגיות גבוהות וחומר
מעובה. האפקט דומה ברוב המקרים,
אבל קשה מאוד לחקירה ניסיונית.
הגישה הניסויית שלנו מאפשרת
התמודדות עם שאלות בסיסיות אלו
בבהירות ובדיוק."
"אני גאה מאוד בהישג הזה," אומר
פרופסור חסמן, "וחשוב לי שאנשים
ידעו שלמרות הקיצוצים והמשברים
באקדמיה הישראלית, עדיין
מתבצעים בישראל מחקרים
משמעותיים ברמה בינלאומית. אך
אם המגמה תמשך, תיגרם פגיעה
קשה ביותר למחקר הניסויי."
פ ר ו פ ס ו ר א ר ז ח ס מ ן ל י ד
מ י ק ר ו ס ק ו פ א ו פ ט י ש ל ש ד ה
ק ר ו ב , ה מ א פ ש ר מ ד י ד ו ת
א ו פ ט י ו ת ב ס ק א ל ה נ נ ו מ ט ר י ת
®
" א נ ו מ ק ו ו י ם כ י נ צ ל י ח ל ש ל ו ט
ב א ו ר ב ק נ ה מ י ד ה נ נ ו מ ט ר י , ב ד ר כ י ם
ש ל א ה י ו א פ ש ר י ו ת ע ד כ ה "
ש ע ר ג ל י ו ן ד צ מ ב ר 8 0 0 2
Nature Photonics ש ל
®
א ו פט י קה