Rekordowo szybki obrót

Naukowcy z University of St. Andrews są autorami najszybciej obracającego się obiektu stworzonego ludzką ręką. Profesor Kishan Dholakia oraz doktorzy Yoshihiko Arita i Michael Mazilu wykorzystali laser i komorę próźniową, dzięki którym lewitująca mikroskopijna sfera obracała się z prędkością 600 milionów obrotów na minutę. Tak szybki ruch obrotowy doprowadził do rozerwania sfery.

Większość badań mających na celu stwierdzenie, co dzieje się na styku fizyki klasycznej i kwantowej wykorzystuje atomy bądź molekuły. Uczeni z St Andrews postanowili użyć dużego obiektu składającego się z miliardów atomów.

Najpierw wyprodukowali z węglanu wapnia sferę o średnicy 4 mikrometrów. Następnie umieścili ją w komorze próżniowej i wykorzystali ciśnienie światła lasera do spowodowania, by sfera lewitowała. Badali dzięki temu zmiany polaryzacji światła, do których dochodziło, kiedy światło przenikało przez sferę. Jako, że obiekt umieszczono w próźni, sfera mogła bardzo szybko obracać się, gdyż nie napotykała praktycznie żadnego oporu.

Poza niezwykle szybkim obrotem uczeni zaobserwowali, że sfera chybotała i stabilizowała swój ruch wokół osi rotacji, zachowując się jak najmniejszy na świecie żyroskop. To ekscytujący eksperyment, który pozwala nam lepiej zrozumieć ruch obrotowy. Mam nadzieję, że uda się przeprowadzić podobny eksperyment z całym systemem wielu obracających się ciał. Być może uda nam się rzucić nieco światła na kwantowe tarcie. Może dowiemy się, czy mechanika kwantowa hamuje ruch obrotowy, nawet w sytuacji gdy mamy do czynienia z niemal doskonałą próżnią i nie istnieje inne źródło tarcia" - mówi Yoshihiko Arita.

Prędkość obrotowa jest tak duża, że przyspieszenie kątowe na powierzchni sfery jest miliard razy większe niż na powierzchni Ziemi. To niezwykłe, że siły odśrodkowe nie rozerwały sfery na poszczególne atomy - dodaje Michael Mazilu.

sfera próżnia laser obrót