Un champ de force confiné à un faisceau collimaté avec des bordures propres est l’une des principales caractéristiques des faisceaux tracteur et répulsif. Plusieurs théories qui ont prédit des effets répulsifs n’entrent pas dans la catégorie des faisceaux de tracteur et de répulsif en raison de l’absence de collimation de champ. Par exemple, Robert L. Forward, Hughes Research Laboratories, Malibu, Californie, a montré que la théorie de la relativité générale permettait la génération d’une impulsion très brève d’une force répulsive de type gravitationnel le long de l’axe d’un tore hélicoïdal contenant de la matière condensée accélérée.

La communauté scientifique dominante a accepté les travaux de Forward. Une variante de la théorie de Burkhard Heim par Walter Dröscher, Institut für Grenzgebiete der Wissenschaft (IGW), Innsbruck, Autriche, et Jocham Häuser, Université des Sciences appliquées et CLE GmbH, Salzgitter, Allemagne, a prédit qu’un champ de force répulsif de gravitophotons pourrait être produit par un anneau tournant au-dessus d’un champ magnétique très fort. La théorie de Heim, et ses variantes, ont été traitées par la communauté scientifique dominante comme de la physique marginale. Mais les travaux de Forward, Dröscher et Häuser ne pouvaient pas être considérés comme une forme de répulsif ou de faisceau tracteur car les impulsions et les effets de champ prévus ne se limitaient pas à une région collimatée bien définie.

Voici un résumé des expériences et des théories qui ressemblent aux concepts de répulsif et de faisceau tracteur:

1960sEdit

En juillet 1960, des Missiles et des fusées ont rapporté que Martin N. Kaplan, Ingénieur de recherche principal, Division Électronique, Ryan Aeronautical Company, San Diego, avait mené des expériences justifiant la planification d’un programme de recherche plus complet. L’article indiquait qu’un tel programme, s’il réussissait, donnerait des résultats  » restreints  » ou  » généraux « . Il décrit les résultats « restreints » comme une capacité à diriger une force anti-gravitationnelle vers ou à l’écart d’un second corps.

En 1964, les physiciens de Copenhague, L. Halpern, Universitetets Institut pour Teoretisk Fysik, et B. Laurent, Nordisk Institut pour Teoretisk Atomfysik, ont indiqué que la théorie de la relativité générale et la théorie quantique permettaient la génération et l’amplification des gravitons d’une manière similaire au LASER. Ils ont montré, en principe, que le rayonnement gravitationnel sous la forme d’un faisceau de gravitons pouvait être généré et amplifié en utilisant des émissions induites et résonantes.

1990sEdit

En 1992, le professeur russe de chimie, Yevgeny Podkletnov, et Nieminen, Université de technologie de Tampere, Tampere, Finlande, ont découvert des fluctuations de poids dans des objets au-dessus d’un disque supraconducteur composite massif à lévitation électromagnétique. Trois ans plus tard, Podkletnov a rapporté les résultats d’expériences supplémentaires avec un supraconducteur à disque toroïdal. Ils ont rapporté que le poids des échantillons fluctuerait entre -2,5% et +5,4% à mesure que la vitesse angulaire du supraconducteur augmenterait. Certaines combinaisons de vitesses angulaires du disque et de fréquences électromagnétiques ont entraîné une stabilisation des fluctuations à une réduction de 0,3%. Les expériences avec le disque toroïdal ont donné des réductions qui ont atteint un maximum de 1,9 à 2,1%. Les rapports sur les deux séries d’expériences ont indiqué que la région de perte de poids était cylindrique, s’étendant verticalement sur au moins trois mètres au-dessus du disque. Des observations qualitatives d’une force d’expulsion à la frontière de la zone blindée ont été rapportées à l’automne 1995.

Le physicien italien Giovanni Modanese, alors qu’il était boursier Von Humboldt à l’Institut Max Planck de physique, a fait la première tentative de fournir une explication théorique des observations de Podkletnov. Il a soutenu que l’effet de blindage et la légère force expulsive à la frontière de la zone blindée pouvaient être expliqués en termes de changements induits dans la constante cosmologique locale. Modanese a décrit plusieurs effets en termes de réponses aux modifications de la constante cosmologique locale au sein du supraconducteur. Ning Wu, de l’Institut de physique des Hautes Énergies de Pékin, en Chine, a utilisé la théorie quantique de la gravité qu’il avait développée en 2001 pour expliquer les observations de Podkletnov. La théorie de Wu a estimé la perte de gravité relative à 0,03% (un ordre de grandeur inférieur à la plage signalée de 0,3 à 0,5%).

Plusieurs groupes à travers le monde ont essayé de reproduire les observations de protection par gravité de Podkletnov. Selon R. Clive Woods, Département de génie électrique et informatique, Université d’État de l’Iowa, ces groupes n’ont pas été en mesure de surmonter les problèmes techniques extrêmement difficiles liés à la reproduction de tous les aspects des conditions expérimentales de 1992. Woods a résumé ces lacunes dans la liste suivante :

• Utilisation d’un disque supraconducteur de diamètre supérieur à 100 mm;
• Un disque contenant ~30% de YBCO non supraconducteur, de préférence organisé en deux couches;
• Un disque capable d’auto-lévitation, mais contenant encore un grand nombre de jonctions inter-grains;
• Un champ de lévitation ALTERNATIF d’une fréquence de ~ 10 kHz;
• Un deuxième champ d’excitation d’une fréquence de ~ 1 MHz, pour la rotation du disque; et
• Des vitesses de rotation du disque de 3 000 tr/min ou plus pour les effets gravitationnels importants (> 0,05%).

C. S. Unnikrishan, Tata Institute of Fundamental Research, Bombay, Inde, a montré que si l’effet avait été causé par le blindage gravitationnel, la forme de la région blindée serait similaire à une ombre du bouclier gravitationnel. Par example, la forme de la région blindée au-dessus d’un disque serait conique. La hauteur du sommet du cône au-dessus du disque varierait directement avec la hauteur du disque de blindage au-dessus de la terre. Podkeltnov et Nieminen ont décrit la forme de la région de perte de poids comme un cylindre qui s’étendait à travers le plafond au-dessus du cryostat. Ce facteur et d’autres ont précipité une recommandation de reclassifier l’effet en modification gravitationnelle au lieu du blindage gravitationnel. Une telle reclassification signifie que la région provoquant les modifications de poids peut être dirigée et n’est pas limitée à l’espace au-dessus du supraconducteur.

2000sEdit

Le générateur d’impulsions de gravité a reçu un soutien théorique supplémentaire de David Maker et Glen A. Robertson, Gravi Atomic Research, Madison, Alabama et Wu. Chris Taylor, Jupiter Research Corporation, Houston, Texas, avec un particulier Robert Hendry et le théoricien original Modanese ont mené une analyse de l’adéquation des générateurs de gravité impulsionnelle aux applications Terre-orbite, interplanétaire et interstellaire, ce qui a été répété en 2008 et un brevet américain et européen a été reçu. En général, la communauté scientifique dominante a traité les rapports du générateur de gravité d’impulsion comme extrêmement spéculatifs et controversés. Au moins un autre groupe basé en Europe centrale a tenté de reproduire l’expérience de générateur d’impulsions de gravité de Podkletnov, mais ils ont choisi de ne pas publier leurs résultats.

2010sEdit

Une équipe de scientifiques de l’Université nationale australienne dirigée par le professeur Andrei Rode a créé un dispositif similaire à un faisceau tracteur pour déplacer de petites particules de 1,5 mètre dans l’air. Plutôt que de créer un nouveau champ gravitationnel, cependant, l’appareil utilise un faisceau laser Laguerre-Gaussien en forme de beignet, qui a un anneau de lumière de haute intensité qui entoure un noyau sombre le long de l’axe du faisceau. Cette méthode confine les particules au centre du faisceau par photophorèse, ce qui permet aux sections éclairées de la particule d’avoir une température plus élevée et de donner ainsi plus d’élan aux molécules d’air incidentes à la surface. Grâce à ce procédé, il est impossible qu’un tel dispositif fonctionne dans l’espace par manque d’air, mais le professeur Rode indique qu’il existe des applications pratiques pour le dispositif sur Terre telles que, par example, le transport de matières dangereuses microscopiques et d’autres objets microscopiques.

John Sinko et Clifford Schlecht ont étudié une forme de propulsion laser à poussée inversée sous forme de faisceau tracteur laser macroscopique. Les applications prévues comprennent la manipulation à distance d’objets spatiaux à des distances allant jusqu’à environ 100 km, l’enlèvement de débris spatiaux et la récupération d’astronautes à la dérive ou d’outils en orbite.

En mars 2011, des scientifiques chinois ont postulé qu’un type spécifique de faisceau de Bessel (un type particulier de laser qui ne diffracte pas au centre) est capable de créer un effet de traction sur une particule microscopique donnée, la forçant vers la source du faisceau. La physique qui souligne est la maximisation de la diffusion vers l’avant par interférence des multipôles de rayonnement. Ils montrent explicitement que la condition nécessaire pour réaliser une force optique négative (de traction) est l’excitation simultanée de multipôles dans la particule et si la projection de l’impulsion totale du photon le long de la direction de propagation est faible, une force optique attrayante est possible. Les scientifiques chinois suggèrent que cette possibilité pourrait être mise en œuvre pour la micromanipulation optique.

Des faisceaux tracteurs fonctionnels basés sur des modes de lumière solénoïdaux ont été démontrés en 2010 par des physiciens de l’Université de New York.La distribution d’intensité en spirale dans ces faisceaux non diffractants tend à piéger les objets éclairés et aide ainsi à surmonter la pression de rayonnement qui normalement les entraînerait dans l’axe optique. Le moment angulaire orbital transféré des fronts d’onde hélicoïdaux du faisceau de solénoïde entraîne ensuite les objets piégés en amont le long de la spirale. Les faisceaux de Bessel et les faisceaux tracteurs solénoïdaux sont à l’étude pour des applications dans l’exploration spatiale par la NASA.

En 2013, des scientifiques de l’Institut des Instruments scientifiques (ISI) et de l’université de St Andrews ont réussi à créer un faisceau tracteur qui tire des objets au niveau microscopique. La nouvelle étude indique que bien que cette technique soit nouvelle, elle pourrait avoir un potentiel de recherche biomédicale. Le professeur Zemanek a déclaré: « Toute l’équipe a passé un certain nombre d’années à étudier diverses configurations de distribution de particules par la lumière. Le Dr Brzobohaty a déclaré: « Ces méthodes ouvrent de nouvelles opportunités pour la photonique fondamentale ainsi que des applications pour les sciences de la vie. » Le Dr Cizmar a déclaré: « En raison des similitudes entre la manipulation optique et acoustique des particules, nous prévoyons que ce concept inspirera de futures études passionnantes dans des domaines en dehors du domaine de la photonique. »

Un physicien de l’Université nationale australienne a construit avec succès un faisceau tracteur réversible, capable de transporter des particules »d’un cinquième de millimètre de diamètre sur une distance allant jusqu’à 20 centimètres, environ 100 fois plus loin que les expériences précédentes. »Selon le professeur Wieslaw Krolikowski, de l’École de recherche de Physique et d’ingénierie, « la démonstration d’un faisceau laser à grande échelle comme celui-ci est une sorte de saint graal pour les physiciens laser. »Le travail a été publié dans Nature en 2014.

En 2015, une équipe de chercheurs a construit le premier faisceau tracteur sonique au monde capable de soulever et de déplacer des objets à l’aide d’ondes sonores. Un bricolage instructables pour construire votre propre faisceau tracteur acoustique jouet a été mis à disposition.

En 2018, une équipe de recherche de l’Université de Tel-Aviv dirigée par le Dr. Alon Bahabad a démontré expérimentalement un analogue optique de la célèbre vis d’Archimède où la rotation d’un faisceau laser à intensité hélicoïdale est transférée au mouvement axial de particules à base de carbone piégées optiquement à l’échelle du micromètre. Avec cette vis optique, les particules étaient facilement transportées avec une vitesse et une direction contrôlées, en amont ou en aval du flux optique, sur une distance d’un demi-centimètre.