de David Harris
nu mă opri acum
(imagine: Ellinor Hall / Johner / Corbis)
o minge care se învârte în vid nu ar trebui să încetinească niciodată, deoarece nu acționează forțe exterioare asupra ei. Cel puțin asta ar fi spus Newton. Dar dacă vidul în sine creează un tip de frecare care pune frânele pe obiectele care se rotesc? Efectul, care ar putea fi în curând detectabil, ar putea acționa asupra granulelor de praf interstelar.
în mecanica cuantică, principiul incertitudinii spune că nu putem fi niciodată siguri că un vid aparent este cu adevărat gol. În schimb, spațiul este fizzing cu fotoni care sunt în mod constant popping în și din existență înainte de a putea fi măsurate direct. Chiar dacă apar doar trecător, acești fotoni „virtuali” exercită aceleași forțe electromagnetice asupra obiectelor pe care le întâlnesc ca și fotonii normali.
publicitate
acum, Alejandro Manjavacas și F. Javier Garcia Oqusta de Abajo de la Institutul de optică de la Consiliul național spaniol de cercetare din Madrid spune că aceste forțe ar trebui să încetinească obiectele care se rotesc. La fel cum o coliziune frontală împachetează un pumn mai mare decât un robinet între două mașini una în spatele celeilalte, un foton virtual care lovește un obiect în direcția opusă rotirii sale se ciocnește cu o forță mai mare decât dacă lovește în aceeași direcție.
Deci, în timp, un obiect care se rotește va încetini treptat, chiar dacă un număr egal de fotoni virtuali îl bombardează din toate părțile. Energia de rotație pe care o pierde este apoi emisă ca fotoni reali, detectabili (Physical Review a, doi: 10.1103/PhysRevA.82.063827).
puterea efectului depinde de machiajul și dimensiunea obiectului. Obiectele ale căror proprietăți electronice le împiedică să absoarbă cu ușurință undele electromagnetice, cum ar fi aurul, pot decelera puțin sau deloc. Dar particulele mici, cu densitate scăzută, care au un impuls de rotație mai mic, încetinesc dramatic.
rata de decelerare depinde și de temperatură, deoarece cu cât este mai fierbinte, cu atât mai mulți fotoni virtuali apar și ies din existență, producând frecarea. La temperatura camerei, un grăunte de grafit cu o lățime de 100 nanometri, genul care este abundent în praful interstelar, ar dura aproximativ 10 ani pentru a încetini la aproximativ o treime din viteza inițială. La 700 C, o temperatură medie pentru zonele fierbinți ale universului, aceeași scădere a vitezei ar dura doar 90 de zile. În frigul spațiului interstelar, ar dura 2, 7 milioane de ani.
ar putea fi testat acest efect în laborator? Manjavacas spune că experimentul ar necesita un vid ultra-înalt și lasere de înaltă precizie pentru a prinde nanoparticulele, condiții care sunt „solicitante, dar accesibile în viitorul previzibil”.
John Pendry de la Imperial College din Londra numește analiza o „lucrare fină” și spune că ar putea oferi informații despre dacă informațiile cuantice sunt vreodată distruse, de exemplu, atunci când cad într-o gaură neagră. El spune că fotonii reali emiși în timpul procesului de decelerare ar trebui să conțină informații despre starea cuantică a particulei care se rotește, la fel cum fotonii s-au gândit să scape din găurile negre, așa cum se crede că radiația Hawking codifică informații despre găuri.
„acesta este unul dintre puținele procese elementare care transformă ceea ce pare a fi energie mecanică pur clasică într-o stare cuantică foarte corelată”, spune Pendry.
cum să plutească deasupra unui vid
Houdini ar fi mândru. Se pare că există o modalitate de a levita un obiect într-un vid doar prin canalizarea fluctuațiilor cuantice.
trucul implică efectul Casimir, în care obiectele foarte apropiate unele de altele sunt trase împreună datorită fluctuațiilor cuantice ale vidului dintre și în jurul lor. Când două plăci sunt aduse din ce în ce mai aproape, de exemplu, pot apărea mai puține fluctuații în decalajul dintre ele. Fluctuațiile de pe laturile lor exterioare, totuși, continuă în mod normal. Această diferență de presiune de pe ambele părți ale plăcilor îi obligă să rămână împreună.
în ultimii ani, fizicienii au încercat să dezvolte modalități de a inversa efectul Casimir și de a respinge obiectele din apropiere, determinându-le să leviteze. Sugestiile anterioare au inclus introducerea diferitelor materiale între obiectele care trebuie respinse – cum ar fi metamaterialele exotice, care îndoaie undele electromagnetice în sens opus celui așteptat, inversând efectul Casimir.
acum, Stanislav Maslovski și m Otrivrio Silveirinha de la Universitatea din Coimbra din Portugalia conturează o modalitate de a respinge obiectele fără material de umplutură. Configurarea lor, descrisă într-o lucrare care apare în Physical Review A, folosește tije de argint cu lățimea de 40 de nanometri lipite într-un substrat ca lumânările de pe un tort.
„lumânările” metalice ar canaliza fluctuațiile dintre ele, împingând orice plasat acolo. Deci, dacă o bară metalică perforată a fost coborâtă peste lumânări, cu o lumânare care străpunge fiecare gaură, bara ar trebui să plutească, respinsă în toate direcțiile de lumânările dintre și în jurul fiecărei găuri.
mai multe despre aceste subiecte:
- cosmologie
