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科学家创造出了史上最灵敏的扭矩传感器

时间:2020-02-05 11:22:37

来源:中国机械社区

作者:佚名

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为了探测真空中的量子摩擦,科学家们正在进行自旋实验。

一个旋转的纳米颗粒悬浮在真空中的激光束中,可以测量微小的扭转力,使其成为迄今为止最灵敏的扭矩检测器。

研究人员表示,该设备有一天可能探测到一种名为真空摩擦的难以捉摸的量子效应。

悬浮的纳米颗粒每分钟可以旋转超过3000亿次。

“这是世界上最快的人造转子,”印第安纳州普渡大学的物理学家Tongcang Li说。

为了用该设备测量扭矩,Li和同事们用第二束激光照射纳米颗粒,并按一定的间隔打开和关闭。

激光是圆偏振的,这意味着光的电磁波会随着时间的推移而旋转,这种扭曲会给纳米颗粒施加一个扭矩。

研究人员通过测量当第二束激光打开和关闭时粒子速度的变化来估计转矩的大小。

当运行100秒时,传感器可以测量到大约0.4万亿分之一牛顿米的扭矩。相比之下,扭开一个汽水瓶的瓶盖大约需要1牛顿米的扭矩。

研究人员1月13日在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志上报告说,这种装置的灵敏度大约是以前最好的扭矩传感器的700倍。

该设备非常敏感,可以用来观察真空摩擦的微小影响,这是一种违反直觉的量子效应,即一个物体在真空中快速旋转时会感到阻力——尽管它被虚无包围。

根据量子力学的理论,这种从未见过的效应是由旋转的物体与电磁场的相互作用产生的,电磁场不断地出现和消失,即使在真空中也是如此。

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