Ученые раскрутили наночастицы быстрее миллиарда оборотов в секунду

Физики поставили рекорд скорости механического вращения, разогнав наночастицы до скорости более миллиарда оборотов в секунду. Журнал Physical Review Letters готовится опубликовать сообщения двух групп исследователей из США и Швейцарии, проделавших такую работу. Пока же обе статьи доступны в онлайн-библиотеке препринтов ArXiv.org (1, 2).

Квантовая механика показывает, что случайные флуктуации вакуума могут приводить к появлению виртуальных частиц. Они существуют мельчайшие доли секунды, однако при достаточной скорости вращения микроскопические наночастицы должны успевать провзаимодействовать с ними, и виртуальные частицы могут проявиться как своего рода «трение», которое испытывает вращающееся тело со стороны вакуума. Теоретически, это должно влиять на скорость вращения.

Рене Рейман (Rene Reimann) и его коллеги из Швейцарской высшей технической школе Цюриха решили проверить, насколько сильно им удастся раскрутить 100-нанометровые кремниевые наночастицы, подвешенные в ловушке лазерных лучей, в глубоком вакууме. Облучая их светом с круговой поляризацией, ученые заставили их вращаться, совершая больше миллиарда оборотов в секунду. Авторы отмечают, что этой скорости еще недостаточно для того, чтобы центробежные силы превысили прочность соединения атомов, и частица разлетелась на куски.

Почти такие же эксперименты поставила и команда Тунцана Ли (Tongcang Li) из Университета Пердью. Однако американские исследователи использовали наночастицы в форме гантели, показав, что при достаточной скорости вращения они могут применяться в качестве торсионных весов для измерения сверхслабых сил.

Интересно, что обе группы ученых – по-видимому, также независимо друг от друга – добавляют, что аналогичные эксперименты, поставленные при слегка других условиях (в частности, при криогенных температурах) позволят протестировать и «трение вакуума», которое создают виртуальные частицы. Нам же осталось дождаться результатов таких опытов; возможно, на этот раз физики проведут их совместно.