科學(xué)家創(chuàng)造出了史上最靈敏的扭矩傳感器，以探測(cè)真空中的量子摩擦

為了探測(cè)真空中的量子摩擦，科學(xué)家們正在進(jìn)行自旋實(shí)驗(yàn)。

一個(gè)旋轉(zhuǎn)的納米顆粒懸浮在真空中的激光束中，可以測(cè)量微小的扭轉(zhuǎn)力，使其成為迄今為止最靈敏的扭矩檢測(cè)器。

研究人員表示，該設(shè)備有一天可能探測(cè)到一種名為真空摩擦的難以捉摸的量子效應(yīng)。

懸浮的納米顆粒每分鐘可以旋轉(zhuǎn)超過3000億次。

“這是世界上最快的人造轉(zhuǎn)子，”印第安納州普渡大學(xué)的物理學(xué)家Tongcang Li說。

為了用該設(shè)備測(cè)量扭矩，Li和同事們用第二束激光照射納米顆粒，并按一定的間隔打開和關(guān)閉。

激光是圓偏振的，這意味著光的電磁波會(huì)隨著時(shí)間的推移而旋轉(zhuǎn)，這種扭曲會(huì)給納米顆粒施加一個(gè)扭矩。

研究人員通過測(cè)量當(dāng)?shù)诙す獯蜷_和關(guān)閉時(shí)粒子速度的變化來估計(jì)轉(zhuǎn)矩的大小。

當(dāng)運(yùn)行100秒時(shí)，傳感器可以測(cè)量到大約0.4萬億分之一牛頓米的扭矩。相比之下，扭開一個(gè)汽水瓶的瓶蓋大約需要1牛頓米的扭矩。

研究人員1月13日在《自然-納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)雜志上報(bào)告說，這種裝置的靈敏度大約是以前最好的扭矩傳感器的700倍。

該設(shè)備非常敏感，可以用來觀察真空摩擦的微小影響，這是一種違反直覺的量子效應(yīng)，即一個(gè)物體在真空中快速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)感到阻力——盡管它被虛無包圍。

根據(jù)量子力學(xué)的理論，這種從未見過的效應(yīng)是由旋轉(zhuǎn)的物體與電磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生的，電磁場(chǎng)不斷地出現(xiàn)和消失，即使在真空中也是如此。