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物理学家创造最快的旋转人造物体

时间：2021-09-13 08:25:28 来源：

使用真空中的激光，物理学家能够旋转高达6亿RPM的微观球体，从而创造出旋转速度最快的人造物体。

圣安德鲁斯大学的一组研究人员创造了世界上旋转速度最快的人造物体。

圣安德鲁斯大学物理与天文学学院的Yoshihiki Arita博士，Michael Mazilu博士和Kishan Dholakia教授仅通过真空中的激光就可以使微观球体悬浮并旋转，在此之前短暂地达到了6亿RPM分崩离析。

这个速度比家用洗衣机的旋转速度快一百万倍，比牙钻的旋转速度快一千倍。

这项工作发表在国际期刊《自然通讯》上。

尽管有大量国际研究探索经典物理学和量子物理学之间的边界发生了什么，但这项实验工作大部分使用原子或分子。圣安德鲁斯小组的目的是了解包含一亿个原子或更多原子的较大物体发生了什么。

为此，他们制造了直径仅为百万分之四米的碳酸钙微观球。然后，研究小组利用激光的微小力以光的辐射压力将球保持住-就像用水射流悬浮沙滩球一样。

他们利用了激光的偏振特性，该偏振特性随着光通过悬浮球而改变，从而产生较小的扭曲或扭矩。

将球体置于真空中可很大程度上消除由于任何气体环境引起的阻力（摩擦），从而使团队能够实现极高的旋转速率。

除了旋转之外，研究小组还观察到了粒子在所有三个维度上的偏移“压缩”或“摆动”，这可以理解为运动的“冷却”。本质上，粒子的行为就像世界上最小的陀螺仪一样，稳定了其绕旋转轴的运动。

有田良彦博士说：“这是一个令人兴奋的，发人深省的实验，它突破了我们对旋转体的理解的界限。

“我很高兴将其扩展到多个捕获的粒子和旋转系统。我们甚至可以揭示量子摩擦的领域，也就是说，即使我们处于接近完美的真空状态，而没有其他明显的摩擦源，量子力学是否会对运动或旋转粒子施加制动作用呢？”

物理与天文学学院新任讲师Michael Mazilu博士说：“该系统提出了有关热力学的有趣问题，并且从理论上讲是一个具有挑战性的系统。旋转速度如此之快，以至于球体表面的角加速度是地球表面重力的10亿倍-令人惊讶的是，离心力不会导致球体解体！”

Kishan Dholakia教授说：“该团队已经完成了一项真正的突破性工作，我们相信这将引起国际社会的共鸣。除了令人兴奋的基本物理方面之外，该实验还将使我们能够探索非常小的系统中的摩擦性质，这与下一代显微设备有关。保持“世界纪录”总是好事-即使只有一小段时间！

出版物：有田良彦（Yoshihiko Arita），迈克尔·马齐鲁（Michael Mazilu）和基山·德洛拉基亚（Kishan Dholakia），“激光诱导的诱捕微型陀螺仪在真空中的旋转和冷却”，《自然通讯》第4期，文章编号：2374; doi：10.1038 / ncomms3374

图像：圣安德鲁斯大学

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