激光能識別數百米之外的化學粉末，例如爆炸物或肥料，研究者將這一發(fā)現發(fā)表于近日的美國《國家科學院院刊》上。
并未參與新研究的瑞士日內瓦大學物理學家JeromeKasparian說：“這是之前從未有過的新方法?！?/p>
研究者開發(fā)出一種名為拉曼光譜學的探測技術，利用光束使分子處于震動、扭曲或搖擺的狀態(tài)，之后光子會被重新發(fā)射或散射，只不過其攜帶的能量要比照射進來時攜帶的能量低一些。這種能量上的差別由分子的性質決定，因此散射光子具備獨一無二的物質特征。
但是拉曼光譜學有一個很大的硬傷，散射出的信號非常微弱，這意味著很難探測到哪怕數十米外的物體。因此，大多數研究者并不認為該技術能進行遠距離探測。美國得州農工大學物理學家VladislavYakovlev說：“所有傳統方法最多只能在50米左右的距離捕捉到信號?！?/p>
為了增強信號強度，Yakovlev領導的小組將待探測的樣本轉變?yōu)榧す馐?。就如同普通光束能夠依靠鏡子捕捉光線并反射光束一樣，合適的粉末也能夠依靠活躍的粒子捕捉光線，之后將光子散射出去。當光束以臨界值的強度射入時，信號強度會成倍增強。
這一現象被稱作隨機激光，研究者報告稱他們能利用該技術鑒別多種用于制造爆炸裝置的化學物質，例如硝酸銨和硝酸鈉。在實驗室狀態(tài)下，激光束能夠通過一系列鏡子在近400米的距離探測到這些粉末。研究者計算，如果他們能夠在不依靠鏡子的情況下實現探測，那么探測的直線距離將延長到1000米。
Kasparian說：“實驗結果令人印象深刻，清晰地展示了探測幾百米外的物體是可行的?！?/p>
未參與新研究的橡樹嶺國家實驗室物理學家AliPassian認為，新技術的一項主要難點在于，要求探測物質必須是粉末狀的，不過這也使其具備潛在的軍事和安全應用價值，例如探測爆炸物和路邊炸彈。Passian說：“在經歷了2001年的‘9·11’恐怖襲擊事件后，安全部門一直要求我們開發(fā)類似的技術?！?/p>
Passian提醒道，在實驗室獲得成功并不意味著一定能應用到實踐中，灰塵、風力以及不斷升高的氣溫都會降低或扭曲激光束。此外，目前還不清楚究竟需要多少粉末或何種濃度才能實現探測任務，如果危險粉末與土壤混合在一起將為探測工作帶來極大難度。
