哈佛科學家發現光的新結構：「光學旋轉體」

哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的應用物理學家們，最近在《科學進展》期刊發表了一項突破性研究，他們發現了一種前所未見的光學渦旋光束結構，並將其命名為「光學旋轉體」（Optical Rotatum）。這種光束不僅會像開瓶器般旋轉前進，不同區域還會以不同速率變化，形成獨特的光紋圖案。

研究團隊從古典力學中獲得靈感，借用「rotatum」這個物理學名詞來描述光束螺旋結構的扭矩變化。在牛頓力學中，rotatum指的是物體扭矩隨時間變化的速率。主導這項研究的Federico Capasso教授表示：「這是一種全新的光學行為，這種光學渦旋在傳播過程中會產生特殊的變化模式，未來可能應用於微觀物質操控。」

令人驚奇的是，研究人員發現這種攜帶軌道角動量的光束，其生長模式竟與自然界中隨處可見的數學規律不謀而合。就像《達文西密碼》中著名的費波那契數列一樣，光學旋轉體的傳播路徑呈現出對數螺旋形態，這種形態常見於鸚鵡螺殼、向日葵種子排列和樹枝分岔等自然現象中。

研究第一作者Ahmed Dorrah博士（現任荷蘭埃因霍溫理工大學助理教授）指出：「這是本研究最意想不到的發現之一。我們希望這能激勵應用數學領域的專家進一步研究這些光學模式，從中獲得對宇宙普遍規律的新見解。」

這項技術的潛在應用包括：透過光束的特殊扭矩產生新型作用力來操控懸浮膠體等微小粒子，或是開發更精密的「光學鑷子」進行微觀操作。與其他需要使用高強度雷射和龐大裝置的研究不同，哈佛團隊僅用單一液晶顯示器和低強度光束就實現了這項突破，大幅降低了技術門檻。