Forskare lyckades skapa radiovågor med skruv

För första gången har forskare lyckats tvinna radiostrålar. Tvinning av radiostrålar ökar den informationsmängd som kan överföras med radioteknik. Tvinnade radiostrålar ger också unika möjligheter att studera roterande, virvlande, fenomen, i t ex rymden. Experimenten utfördes vid High frequency Active Auroral Research Program (HAARP) i Alaska, USA, under ledning av forskare vid Institutet för rymdfysik i Uppsala, tillsammans med forskare från USA och Norge.

Radiostrålarna skapades med HAARP-anläggningens imponerande antennmatta, bestående av 360 inidividuellt styrbara antennelement. De effektstarka radiostrålarna sändes upp i jonosfären till några tiotal mils höjd. Olika grader av tvinning testades och strålarnas karaktäristiskt ringformade tvärsnitt (se bilden nedan) kunde observeras från det svaga ljus som dessa skapade i jonosfären, en vanlig teknik som används för att studera verkan av radiovågor i den övre atmosfären. Experimentresultaten publiceras den 13 februari 2009 i den ansedda tidskriften Physical Review Letters.

Tvinning av radiostrålar utgör en ny dimension för informationsöverföring. Tekniken är oberoende av amplitud- (AM) och frekvensmodulering (FM) som idag använts för att sända t ex radio- och TV-kanaler. En radiostråle med en viss frekvens och amplitud kan ha olika grader av tvinning och kan därmed överföra information oberoende av frekvensen och amplituden.

- Förutom den ökade informationskapaciteten hos tvinnade radiostrålar ger dessa helt nya möjligheter att utforska roterande fenomen i t ex rymden, säger Thomas Leyser vid Institutet för rymdfysik. Jonosfären kan utsättas för en skruvande kraft i syfte att studera dess egenskaper, som t ex under norrsken. Det finns även användningsområden baserade på det faktum att tvinnade strålar är "ihåliga".

Tvinning av laserljus och optiska fotoner har utforskats i snart två decennier, men det är först nu möjligt att tvinna radiostrålar. En fördel är att det i radioområdet går att mera direkt kontrollera det utsända fältet än vad som än så långe är möjligt i det optiska frekvensområdet.

Artikeln:
"Radio pumping of ionospheric plasma with orbital angular momentum", T. B. Leyser, L. Norin, M. McCarrick, T. R. Pedersen, och B. Gustavsson, Physical Review Letters 102 (6) 2008: http://www.irf.se/link/leyser_PRL_102_06

Kontaktpersoner:
Thomas Leyser, forskare, IRF i Uppsala, thomas.leyser@irfu.se, 018-471 5941.
Rick McGregor, informationsansvarig, IRF, rick.mcgregor@irf.se, 070-276 6020.

Länkar:
Institutet för rymdfysik: http://www.irf.se
Physical Review Letters: http://prl.aps.org/
High Frequency Active Auroral Research Program (HAARP): http://www.haarp.alaska.edu/

------------------------------

-------------
Institutet för rymdfysik, IRF, är ett statligt forskningsinstitut under Utbildningsdepartementet. IRF bedriver grundforskning och forskarutbildning i rymdfysik, atmosfärfysik och rymdteknik. Mätningar görs i atmosfären, jonosfären, magnetosfären och runt andra planeter med hjälp av ballonger, markbaserad utrustning (bl a radar) och satelliter. För närvarande har IRF instrument ombord på satelliter i bana runt fyra planeter: jorden, Venus, Mars och Saturnus. IRF har ca 110 anställda och bedriver verksamhet i Kiruna (huvudkontoret), Umeå, Uppsala och Lund.