David Harris
ne állíts meg most
(kép: Ellinor Hall / Johner / Corbis)
a vákuumban forgó labda soha nem lassulhat le, mivel külső erők nem hatnak rá. Legalábbis Newton ezt mondta volna. De mi van akkor, ha maga a vákuum olyan súrlódást hoz létre, amely fékezi a forgó tárgyakat? A hatás, amely hamarosan kimutatható, hatással lehet a csillagközi porszemcsékre.
a kvantummechanikában a bizonytalansági elv azt mondja, hogy soha nem lehetünk biztosak abban, hogy a látszólagos vákuum valóban üres. Ehelyett a tér fotonokkal pezsegik, amelyek folyamatosan be-és kilépnek a létezésből, mielőtt közvetlenül mérni lehetne őket. Annak ellenére, hogy csak futólag jelennek meg, ezek a “virtuális” fotonok ugyanazokat az elektromágneses erőket fejtik ki a tárgyakra, amelyekkel találkoznak, mint a normál fotonok.
hirdetés
Now, Alejandro Manjavacas és F. Javier Garc Inconitsa de Abajo, a madridi Spanyol Nemzeti Kutatási Tanács optikai Intézetének szerint ezeknek az erőknek lassítaniuk kell a forgó tárgyakat. Ahogy egy frontális ütközés nagyobb ütést jelent, mint egy csap két autó között egymás mögött, egy virtuális foton, amely egy tárgyat a forgásával ellentétes irányba üt, nagyobb erővel ütközik, mintha ugyanabba az irányba ütne.
tehát az idő múlásával a forgó tárgy fokozatosan lelassul, még akkor is, ha egyenlő számú virtuális foton bombázza azt minden oldalról. Az elveszített forgási energiát ezután valós, kimutatható fotonként bocsátják ki (Physical Review a, DOI& colon; 10.1103 / PhysRevA.82.063827).
a hatás erőssége a tárgy felépítésétől és méretétől függ. Azok a tárgyak, amelyek elektronikus tulajdonságai megakadályozzák őket az elektromágneses hullámok könnyű elnyelésében, például az arany, kissé lassulhatnak, vagy egyáltalán nem. De a kicsi, alacsony sűrűségű részecskék, amelyek kevesebb forgási lendülettel rendelkeznek, drámai módon lelassulnak.
a lassulás mértéke a hőmérséklettől is függ, mivel minél melegebb, annál több virtuális foton jelenik meg a létezésben, ami súrlódást eredményez. Szobahőmérsékleten egy 100 nanométer széles szemcsés grafit, az a fajta, amely bőséges a csillagközi porban, körülbelül 10 évbe telik, hogy a kezdeti sebesség körülbelül egyharmadára lassuljon. 700 C-nál, ami az univerzum forró területeinek átlagos hőmérséklete, ugyanez a sebességcsökkenés csak 90 napot vesz igénybe. A csillagközi tér hidegében 2, 7 millió évig tartana.
tesztelhető-e ez a hatás a laboratóriumban? Manjavacas szerint a kísérlethez rendkívül nagy vákuumra és nagy pontosságú lézerekre lenne szükség a nanorészecskék befogásához, olyan körülmények között, amelyek “igényesek, de a belátható jövőben elérhetők”.
John Pendry, a londoni Imperial College munkatársa az elemzést “finom Munkának” nevezi, és azt mondja, betekintést nyújthat abba, hogy a kvantuminformáció valaha is megsemmisül-e, például amikor egy fekete lyukba esik. Azt mondja, hogy a lassulási folyamat során kibocsátott valódi fotonoknak információkat kell tartalmazniuk A forgó részecske kvantumállapotáról, ugyanúgy, mint a fotonok, amelyekről úgy gondolják, hogy elmenekülnek a fekete lyukakból, mivel a Hawking-sugárzás a lyukakra vonatkozó információkat kódolja.
“ez egyike azon kevés elemi folyamatoknak, amelyek átalakítják a tisztán klasszikus mechanikai energiát egy erősen korrelált kvantumállapotba” – mondja Pendry.
hogyan lebegnek a vákuum felett
Houdini büszke lenne. Úgy tűnik, van egy módja annak, hogy egy tárgyat vákuumban lebegtessünk, csak a kvantumingadozások közvetítésével.
a trükk magában foglalja a Casimir-effektust, amelyben az egymáshoz nagyon közel álló tárgyak a közöttük és körülöttük lévő vákuum kvantumingadozásainak köszönhetően össze vannak húzva. Ha például két lemezt egyre közelebb hoznak egymáshoz, kevesebb ingadozás fordulhat elő a köztük lévő résben. A külső oldaluk ingadozása azonban a szokásos módon folytatódik. Ez a nyomáskülönbség a lemezek mindkét oldalán arra kényszeríti őket, hogy összetapad.
az elmúlt években a fizikusok megpróbálták kifejleszteni a Kázmér-effektus visszafordításának és a közeli objektumok taszításának módjait, amelyek lebegést okoznak. A korábbi javaslatok között szerepelt különféle anyagok beillesztése a taszítandó tárgyak közé-például egzotikus metaanyagok, amelyek az elektromágneses hullámokat a vártnál ellentétes módon hajlítják meg, megfordítva a Casimir-hatást.
Stanislav Maslovski és M Enterprio Silveirinha, a portugáliai Coimbra Egyetem kutatói felvázolják a töltőanyag nélküli tárgyak taszításának módját. Beállításuk, amelyet a Physical Review A-ban megjelenő papír ír le, 40 nanométer széles ezüst rudakat használ, amelyek egy hordozóba ragadtak, mint a gyertyák egy tortán.
a fémes “gyertyák” csatornáznák a köztük lévő ingadozásokat, eltolva mindent, ami ott van. Tehát, ha egy perforált fémrudat engedtek le a gyertyák fölé, egy gyertyával, amely minden lyukon áthatolt, a rúdnak lebegnie kell, minden irányban a gyertyák taszítják az egyes lyukak között és körül.
Bővebben ezekről a témákról:
- kozmológia
