2013年9月7日 星期六

科學家造轉速最快人造物體:每分鐘6億轉






  一組科學家近日宣佈他們創造出了迄今轉速最快的人造物體──他們在實驗中成功地讓一顆微型球體懸空,並達到每分鐘6億次的轉速

  新浪科技訊 香港時間9月7日消息,據英國廣播公司(BBC)報導,一組科學家近日宣佈他們創造出了迄今轉速最快的人造物體──他們在實驗中成功地讓一顆微型球體懸空,並達到每分鐘6億次的轉速。這一轉速相當於普通家用洗衣機轉速的50萬倍以上,比牙科用鑽頭的轉速還要快大約1000倍。目前,有關這項由英國聖安德魯斯大學科學家所取得成果的論文已經發表在《自然-通訊》雜誌上。

  儘管國際上有很多研究者一直致力於探尋經典物理學與量子力學的交匯點究竟是在哪裡,但是他們在這方面進行實驗時一般都是利用原子或分子進行的。而此次聖安德魯斯大學的研究組則希望瞭解在宏觀物體的情況下將會發生何種情況,相比單個的原子和分子,這些宏觀物體由數以萬億計的原子組成。

  為了進行這項實驗,他們使用碳酸鈣製作了一個微型球體,直徑僅有400萬分之一米。(4微米)。隨後研究組利用一束激光提供的輻射壓將小球懸空,這就有點像是利用水柱將沙灘排球托舉起來一樣。當激光通過這個小球體時,科學家們可以對其偏振特性進行研究。將這個小球體置於真空環境之中相比放置在有空氣的環境下將大大降低其所受到的阻力,從而讓研究組得以讓小球體達成很高的轉速。

  除了極高的轉速之外,研究組還對粒子在三維空間內的晃動現象進行觀察,這可以被理解為一種運動的“冷卻”。最終,這顆小小顆粒的表現就像是世界上最小的陀螺儀,圍繞其自轉軸形成了一種穩定狀態。

  聖安德魯斯大學物理與天文學院的有田欽彥博士表示:“這是一項令人興奮,具有啟發性的實驗,它加深了我們對於旋轉體性質的理解。”他說:“我現在非常想知道如果是一個由多個物體組成的組合體來組成這樣一個轉動體系將會怎樣。我們甚至有可能在量子摩擦領域獲得一些進展,具體來說就是:假如我們在一個接近完美真空的環境下進行這類實驗,一個運動體或轉動體,在沒有任何其它摩擦源的情況下,是否會在量子效應的作用下發生減速?”

  米歇爾‧馬茲洛(Michael Mazilu)是聖安德魯斯大學新近就職的一位講師,他評論道:“這項實驗提出了一個有趣的熱力學問題,對於模型構建也提出了挑戰。”他說:“這個微型球體的轉動太快了,其表面的角加速度幾乎是地球表面的10億倍以上。在這樣的情況下這個小球竟然沒有土崩瓦解,這讓我很驚訝。”

  研究組的第三位成員,吉薩‧多拉卡(Kishan Dholakia)教授則表示,他認為這是一項“突破性的進展”,並認為它將在國際學術界引起震動。他說:“除了令人興奮的基本物理領域之外,這項實驗還將讓我們有機會深入瞭解存在於一個微型體系內摩擦現象的本質,這對於設計下一代微型設備具有重要意義。當然還有,保持一項世界紀錄的感覺總是很不錯的──即便這項紀錄或許只能保持很短的一段時間。”(晨風)



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