Создан самый быстрый искусственный объект на планете

Ученые создали один из самых быстро вращающихся объектов во Вселенной из когда-либо созданных. Он предназначен для измерения силы трения, создаваемой квантовыми флуктуациями. Об этом сообщает издание Science Alert.

Объект представляет собой левитирующую в вакууме частицу в виде гантели диаметром 150 нанометров, состоящую из диоксида кремния и способную совершать миллиарды оборотов в секунду. Эта система достаточно чувствительна, чтобы с ее помощью можно было измерить квантовые флуктуации. Левитация и вращение частицы осуществлялись с помощью лазеров, один из которых генерировал импульсы поляризованного света.

Сам эксперимент представлял собой модифицированную версию эксперимента Кавендиша, с помощью которого в конце XVIII века удалось измерить значение гравитационной постоянной. Тогда были использованы две свинцовые сферы на обоих концах коромысла длиной 1,8 метра, подвешенного на проволоке. Сферы находились вблизи других, зафиксированных грузов, и мера кручения проволоки позволила вычислить постоянную.

Задача нового эксперимента — помочь исследователям обнаружить невообразимо малое сопротивление, вызванное «трением» в вакууме.

Но погодите, в вакууме же нет трения, разве не так? По словам физиков, занимающихся проблемами квантовой механики, даже полный полон квантовых флуктуаций, обнаружить которые может только сверхчувствительная аппаратура. Инструментов для изучения сил, действующих на столь малом уровне, современной науке остро не хватает.

Читайте также:  Ученый из NASA наглядно показал, насколько медленной может быть скорость света

Несколько лет назад исследователи из Университета Пердью в  сделали шаг вперед в этом направлении, разработав метод измерения крутящего момента — или крутящей силы, — воздействуя на крошечный продолговатый кусок алмаза. Подвесив материал в вакууме с помощью лазера, физики использовали специально откалиброванное устройство для сбора информации. «Изменение ориентации наноалмаза действительно вызвало скручивание поляризации лазерного луча», объяснил физик Тонгкан Ли в 2016 году.

Три года спустя Ли и его команда заменили алмаз крошечными шариками из кремнезема диаметром всего 150 нанометров, которые фиксировались в вакуумной камере с помощью лазера мощностью 500 милливатт. С помощью поляризованных импульсов от второго лазера, крошечные кварцевые шарики можно было вращать. В результате удалось достичь невероятной скорости вращения — 300 миллиардов оборотов в минуту! Это в пять раз больше самых успешных экспериментов прошлого.

Для чего все это было нужно? По мнению физиков, их система настолько чувствительна, что с ее помощью можно измерить слабое растяжение ЭМ-полей, которое создает подобие трения даже в абсолютно пустом пространстве. Это трение является следствием неопределенности, присущей квантовой физике.

Читайте также:  Таким образом "Хаббл" и многие другие космические аппараты ориентируются в космосе

Когда ученые провели непрерывные измерения в течение 100 секунд, они получили значение крутящего момента на уровне 0.4 триллионной квадриллионной ньютон-метра. Для справки, крутящий момент в один ньютон-метр может заставить сделать пару оборотов шляпу, поднятую на кончике указательного пальца. Полученные результаты позволили ученым рассчитать, что созданный ими датчик имеет в 700 раз большую чувствительность, чем любой другой датчик сил вращения, имевшийся в распоряжении людей до последнего времени.

«Быстро вращающаяся нейтральная наночастица может преобразовывать квантовые и тепловые колебания вакуума в излучение. Из-за этого электромагнитный вакуум ведет себя как сложная жидкость и будет создавать фрикционный момент на нанороторе», пишут исследователи в своем отчете.

Пока еще не ясно, является ли измеренная учеными величина крутящего момента результатом работы «квантового трения». Ведь вполне может быть, что все это есть результаты воздействия еще одного и пока неизвестного фактора, внешних электромагнитных полей, к примеру. Но ученые надеются, что дальнейшие эксперименты с новым датчиком позволят им выяснить это и расставить, таким образом, все точки над i.

Читайте также:  Найден способ построить машину времени

По материалам: www.popmech.ru, www.dailytechinfo.org

Здесь самые популярные товары из Китая по волшебным ценам!

Похожие статьи:

Оставить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *