Маленькие стеклянные шарики, вращаемые лазером, являются самыми быстро вращающимися объектами, которые мы когда-либо видели, и которые вращаются более миллиарда раз в секунду. Изучение их может помочь нам узнать больше о квантовой физике и Большом взрыве.
Две исследовательские группы использовали циркулярно поляризованный свет для вращения заряженных частиц кремнезема. Когда волна света распространяется, она вибрирует вверх и вниз и движется в одном направлении, но вращение этой поляризованной световой волны подобно стрелкам часов.
“Это похоже на вращающуюся спираль, которая похожа на ДНК, и эта спираль способствует вращению частиц”, — сказал Рене Рейманн из Швейцарского федерального технологического института (ETHZ) в Цюрихе. Когда фотон вращается, его энергия вращения передается частице.
Рене Рейман и его команда поймали частицы кремнезема в поляризованный лазер и поместили все устройство в вакуумную камеру. Когда давление в камере было снижено, они сняли сопротивление оставшихся частиц воздуха и заставили кремнезем быстро вращаться.
“Мы были удивлены такой высокой скоростью, потому что думали, что частицы будут разрушаться быстрее”, — сказал Леман. Достаточная центробежная сила в конечном итоге что-то взорвет, но эти наночастицы могут вращаться в течение нескольких часов до этого.
Тунцан Ли из Университета Пердью возглавлял другую группу, занимавшуюся аналогичной работой. Они также использовали стеклянные наночастицы, но сконструировали их в виде гантелей (две наночастицы, склеенные вместе на одном конце), чтобы увеличить их прочность.
Он и его команда измерили наногантели, которые вращались на частоте 1,3 ГГц в течение нескольких часов. Они могли бы двигаться еще быстрее, сказал он, но до сих пор не было детектора, способного измерять более высокие скорости вращения.
Эти быстро вращающиеся частицы могут быть полезны при изучении квантового трения. Даже в вакууме без молекул воздуха странные правила квантовой физики позволяют частицам выдерживать сопротивление, вызванное входящими и выходящими мерцающими фотонами.
По словам Раймана, вы можете вращать эти частицы, затем выключить лазер и наблюдать, как они падают, измеряя сопротивление, которое они получают.
Они также могут раскрыть происхождение Вселенной. “Считается, что высокоскоростные вращающиеся частицы в межзвездном пространстве являются источником гигагерцового излучения в космическом микроволновом фоновом свете, оставшемся после Большого взрыва”,-сказал Ли. Этот метод также может проверить теорию.
