แสงที่เคลื่อนที่รอบไมโครเรโซเนเตอร์รูปวงแหวนจะกลับคืนสู่การกำหนดค่าดั้งเดิมหลังจากวนอุปกรณ์สองรอบ อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการออกแบบและสร้างโดยXiyuan Luจากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติในรัฐแมริแลนด์และเพื่อนร่วมงาน และสามารถใช้เพื่อสร้างเทคโนโลยีออปติกใหม่ได้แถบ Möbius เป็นโครงสร้างทอพอโลยีที่ไม่เหมือนใครซึ่งสามารถสร้างขึ้นได้
โดยการบิด
เพียงครั้งเดียวในแถบกระดาษ จากนั้นติดกาวที่ปลายทั้งสองเข้าด้วยกันเพื่อสร้างห่วง การลากเส้นไปตามพื้นผิวของแถบจะต้องเดินไปตามทั้งสองด้านของแถบก่อนที่จะถึงจุดเริ่มต้น โดยลากเส้นสองครั้งรอบจุดศูนย์กลางของแถบ ในการศึกษาของพวกเขา ทีมงานของ Lu ได้แสดงให้เห็นว่าโทโพโลยี
แบบเดียวกันสามารถสร้างขึ้นได้อย่างไรสำหรับคลื่นแสงที่เดินทางรอบท่อนำคลื่นรูปวงแหวนขนาดเล็ก (เรียกว่าไมโครเรโซเนเตอร์) ที่มีโหมดแกลเลอรีเสียงกระซิบ (WGM) แกลเลอรีกระซิบเป็นวงกลมหรือโครงสร้างที่คล้ายกันซึ่งสะท้อนเสียงหรือแสงหลาย ๆ ครั้งเพื่อให้มันเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ แกลเลอรี
และกลับสู่แหล่งกำเนิด ชื่อนี้มีต้นกำเนิดมาจากแกลเลอรีรูปวงแหวนใต้โดมของมหาวิหารเซนต์ปอลในลอนดอน ซึ่งผู้พูดสามารถได้ยินเสียงของตัวเองได้หลังจากที่เสียงสะท้อนหลายรอบผนังทรงกลม
ค่าจำนวนเต็มเมื่อ WGM เกิดขึ้นในไมโครเรโซเนเตอร์แบบออปติคอล
เฟสของสนามไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับแสงที่หมุนเวียนจะทำให้การสั่นเป็นจำนวนเต็มก่อนที่จะกลับไปเป็นค่าเดิมเมื่อแสงกลับไปที่จุดเริ่มต้น เป็นผลให้แสงใน WGM มีค่าเป็นจำนวนเต็มของโมเมนตัมเชิงมุม
ในการวิจัยก่อนหน้านี้ Lu และเพื่อนร่วมงานได้สร้างไมโครเรโซเนเตอร์ WGM ที่มีรอยบุ๋มเหมือนฟันปกติ
ในการศึกษาล่าสุด นักวิจัยได้สร้างรอยหยักเป็นจำนวนคี่บนวงแหวนที่คล้ายกัน ตัวแหวนทำจากซิลิคอนไนไตรด์ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 ไมครอน และมีรอยบาก 333 หยัก ผลที่ได้คือแสงที่วนอยู่ในวงมีค่าครึ่งจำนวนเต็มของโมเมนตัมเชิงมุม รอยบาก 333 อันหมายความว่าโมเมนตัมเชิงมุมของแสง
มีอยู่เป็นทวีคูณ
ของ 333/2 นอกจากนี้ แสงจะต้องวนเป็นวงกลมสองครั้งก่อนที่จะกลับสู่เฟสสนามไฟฟ้าเดิม เมื่อเดินตามเส้นทางนี้ การวางแนวของสนามไฟฟ้าของคลื่นแสงจะติดตามโครงสร้างทอพอโลยีของแถบโมเบียสที่ทำจากกระดาษทีมของ Lu สามารถระบุลักษณะของโหมดแสงในไมโครเรโซเนเตอร์ได้
โดยการสังเกตแสงที่กระจายออกจากวงแหวน สำหรับโหมดพื้นฐานของอุปกรณ์ จะสังเกตเห็นจุดสว่างหนึ่งจุดบนวงแหวน นอกจากนี้ยังมีการสังเกตโหมดที่สูงขึ้นซึ่งโดดเด่นด้วยจุดจำนวนคี่: สาม, ห้า, เจ็ดและเก้า ซึ่งแตกต่างจากไมโครเรโซเนเตอร์รุ่นก่อนๆ ซึ่งมีจำนวนฟันเป็นเลขคู่และมีจุดสว่างเป็นจำนวนคู่
นักวิจัยอธิบายงานของพวกเขาในจดหมายทบทวนทางกายภาพว่าแสงที่มีโมเมนตัมเชิงมุมแบบเศษส่วนที่สร้างขึ้นโดยอุปกรณ์ของพวกเขาสามารถใช้ประโยชน์ได้หลากหลายประเภท เช่น การตรวจจับและมาตรวิทยา ออพติกแบบไม่เชิงเส้น และควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์ในโพรง
เขาแสดงให้เห็นว่าที่เลขเรย์โนลด์ต่ำ ฟิสิกส์ของจุลินทรีย์ที่ว่ายน้ำสามารถอธิบายได้ด้วย “การเคลื่อนที่แบบเฉียง” ถ้าคุณเอากระบอกบางๆ เช่น หลอด แล้วปล่อยให้มันตกลงในของเหลวที่มีความหนืดสูง เช่น น้ำเชื่อม มันจะตกลงในแนวตั้งตามที่คุณคาดไว้ หากคุณวางฟางไว้ด้านข้าง ฟางจะยังคงหล่นในแนวตั้ง
แต่เร็วกว่ากล่องตั้งตรงครึ่งหนึ่งเนื่องจากแรงดึงที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อคุณวางฟางในแนวทแยงและปล่อยให้ตกลงมา มันจะไม่เคลื่อนลงในแนวดิ่งแต่ตกลงในแนวทแยง ซึ่งเรียกว่าการเคลื่อนที่ในแนวเฉียง
สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากแรงลากตามความยาวของลำตัวนั้นต่ำกว่าในทิศทางตั้งฉาก
หมายความว่า
ฟางต้องการเคลื่อนไปตามความยาวเร็วกว่าในแนวตั้งฉาก ดังนั้นมันจึงไถลในแนวนอนและตกลงในแนวตั้ง ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 เทย์เลอร์และเจฟฟ์ แฮนค็อกจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ สหราชอาณาจักรได้ทำการคำนวณอย่างละเอียดว่าสเปิร์มเดินทางได้อย่างไร พวกเขาแสดงให้เห็นว่า
เมื่อสเปิร์มแส้หาง มันจะสร้างการเคลื่อนไหวแบบเฉียงในส่วนต่างๆ ทำให้เกิดแรงขับหนืดปัจจุบัน นักวิจัยกำลังสร้างแบบจำลองที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับการว่ายของตัวอสุจิ โมเดลเหล่านี้ไม่ได้มีไว้สำหรับข้อมูลเชิงลึกทางทฤษฎีเท่านั้น แต่ยังมีการประยุกต์ใช้ในเทคนิคการช่วยการสืบพันธุ์ด้วย
นักคณิตศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม สหราชอาณาจักร ซึ่งทำงานเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของของไหลทางชีวภาพ มากว่าสองทศวรรษ และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาเทคนิคการวิเคราะห์สเปิร์ม เรียกว่าการวิเคราะห์แฟลเจลลาและการติดตามสเปิร์ม (FAST ) สามารถถ่ายภาพและวิเคราะห์ส่วนหาง
ของตัวอสุจิได้อย่างละเอียดประณีต จากภาพ จะใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในการคำนวณว่าร่างกายใช้แรงกับของไหลมากน้อยเพียงใด แพ็คเกจนี้ยังคำนวณประสิทธิภาพการว่ายน้ำของสเปิร์มด้วยว่าสเปิร์มเคลื่อนที่ได้ไกลแค่ไหนโดยใช้พลังงานจำนวนหนึ่ง ทีมงานได้เริ่มการทดลองทางคลินิกด้วย
ในปี 2018 และหากเทคนิคนี้ประสบผลสำเร็จ อาจช่วยให้คู่รักประเมินได้ว่าเทคนิคการช่วยการเจริญพันธุ์แบบใดอาจใช้ได้ผลสำหรับพวกเขา การจำลองอาจแสดงให้เห็นว่า “การผสมเทียมระหว่างมดลูก” ซึ่งอสุจิถูกล้างแล้วฉีดเข้าไปในโพรงมดลูกโดยผ่านช่องปากมดลูก
อาจประสบความสำเร็จในหลายๆ รอบพอๆ กับการทำเด็กหลอดแก้วที่มีราคาแพงและรุกราน หรืออาจใช้เทคนิคนี้เพื่อช่วยในการวิเคราะห์ผลกระทบของการคุมกำเนิดของผู้ชาย “โครงการนี้เกี่ยวกับการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีแห่งศตวรรษที่ 21 เพื่อแก้ปัญหาภาวะมีบุตรยากของผู้ชาย” สมิธกล่าว
Credit : ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ
