Создан самый быстрый рукотворный вращающийся объект
Доктор Ёсихики Арита (Yoshihiki Arita), доктор Майкл Мэйзилу (Michael Mazilu) и профессор Кишан Долакиа (Kishan Dholakia) с факультета физики и астрономии Сент-Эндюсского университета (Шотландия) смогли удержать в воздухе и раскрутить микроскопическую сферу в вакууме, за счет одного лишь лазерногосвета. Перед тем, как разлететься на куски, сфера раскрутилась до 600 миллионов оборотов в минуту, сообщает Phys.org.
Эта скорость – в 500,000 больше, чем у барабана обычной стиральной машины, и в 1000 быстрее, чем бормашина.
Хотя сейчас в научном мире проводится много исследований на границе классической и квантовой физики, в большинстве экспериментов участвуют атомы или молекулы. Команда же из Сент-Эндрюса захотела понять, что происходит с более массивными объектами (миллиард атомов или больше). Они изготовили микроскопическую сферу из карбоната кальция (4 миллионных метра в диаметре). Лазер удерживал сферу за счет давления света – это похоже на «левитацию» надувного мяча в струе воды.
Ученые воспользовались поляризацией луча лазера – она менялась, когда свет проходил сквозь сферу, слегка его закручивая. Размещение сферы в вакууме практически убрало трение (задержку движения), связанное с газообразной средой – это и позволило ей набрать такую высокую скорость вращения.
Кроме вращения, ученые наблюдали «сжатие» колебаний частиц во всех трех измерениях – «охлаждение» движения, так сказать. По сути, сфера вела себя как самый маленький в мире гироскоп, стабилизируя своё движение вокруг оси вращения.
«Эта система ставит увлекательные вопросы в области термодинамики. Скорость вращения так высока, что угловое ускорение на поверхности сферы в миллиард раз выше, чем сила притяжения на поверхности Земли – удивительно, как центробежные силы не приводят к распаду сферы!», - рассказывает доктор Мэйзилу.
«Команда ученых провела действительно революционный эксперимент, который, мы уверены, вызовет отклик у международного сообщества ученых. Кроме чисто физических аспектов, этот эксперимент позволит разобраться с природой трения в малых системах – что важно для будущего поколения микроскопических устройств. И всегда хорошо побить ”мировой рекорд” – пускай даже на короткое время!», - говорит профессор Долакиа.
Данные исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Артём Космарский nauka21vek.ru