作者:RIKEN 激光束被广泛用于操纵小粒子
RIKEN物理学家对声波的新分析揭示了光学粒子操纵和声学粒子操纵之间意想不到的联系
学分:弗拉基米尔·布尔加/科学图片库 RIKEN的理论物理学家提出了一个关于声音如何与小粒子相互作用的简单而准确的理论
这一进展将有助于改善声音对微粒的操控
激光被广泛用于移动和旋转小粒子
这种能力基于对光在小粒子上产生的力和扭矩的了解
以类似的方式，声波可以被用来操纵小粒子，但是直到现在还没有一个清晰简洁的通用理论来描述不均匀的声波是如何在小粒子上产生力和力矩的
现在，通过考虑与光的类比，RIKEN理论量子物理实验室的Ivan Toftul、Konstantin Bliokh和Franco Nori以及他们的同事已经推导出一个简单的解析表达式，该表达式是由单一频率的普通声波场在一个小球形粒子上产生的力和力矩
这些表达式揭示了散射力与声波场的动量密度之间的直接联系，以及扭矩与波场的自旋角动量密度之间的直接联系
“这种对应关系现在在光学上已经建立得很好，但在声学上相当模糊，在一般声波场中，小粒子上的扭矩没有理论表达式，”布利克解释说
“所以我们的目标是填补声波和物质相互作用理论中的这些重要空白
" 该小组的分析揭示了光和声音之间意想不到的联系
“声波通常被认为是简单的标量波场，缺乏任何矢量属性，如偏振和自旋，但我们的发现表明，一般的声波场实际上与光场一样具有许多显微操作的自由度，”布利克评论道
“我认为这个类比表明，声场可以提供比以前传统认为的更多的可能性
“例如，该小组的理论表明，在声消逝场中的粒子——在表面附近产生的非均匀场——受到的力和扭矩与在光消逝场中的非常相似
因此，该团队的分析在用于微操作的研究完善的光学力和扭矩与声学力和扭矩之间建立了一对一的对应关系
“这将使光学和声学系统之间的知识和发现的转移变得容易，”布利克指出
“我们现在正在重温声学的基本场论方法，并正在研究最近揭示的声场的矢量特性
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