La nada tiene fricción, y el objeto giratorio más rápido jamás creado podría medirlo


Los científicos han creado el objeto giratorio más rápido jamás creado, acercándolos un paso más para poder medir las misteriosas fuerzas cuánticas en juego dentro de la 'nada'.

El objeto récord en cuestión es una pequeña pieza de sílice, capaz de girar miles de millones de veces por segundo, creando una sensibilidad suficiente para que el equipo piense que podrán usarlo para detectar cantidades inimaginablemente pequeñas de resistencia causada por el ' fricción 'en el vacío.

los ciencia de la nada se está convirtiendo rápidamente en un gran problema en física, ya que nos esforzamos por comprender cómo funciona el Universo desde sus cimientos.

Los investigadores ahora se sienten cómodos con el hecho de que el espacio vacío no está vacío en absoluto: en realidad está lleno de fluctuaciones cuánticas que recién ahora estamos aprendiendo a detectar. Pero todavía estamos luchando por encontrar herramientas lo suficientemente sensibles como para medir estas pequeñas fuerzas en juego.

Hace varios años, investigadores de la Universidad de Purdue en los Estados Unidos dieron un paso adelante al desarrollando un método para medir el par, o la fuerza de torsión, que actúa sobre una pequeña pieza oblonga de diamante.

Al usar un láser para suspender el material en el vacío, los físicos tenían un dispositivo increíblemente afinado para resolver el suave empujón de los campos circundantes.

"Un cambio en la orientación del nanodiamante provocó que la polarización del rayo láser se torciera". el físico Tongcang Li explicó en 2016.

"Los equilibrios de torsión han jugado un papel histórico en el desarrollo de la física moderna. Ahora, un nanodiamante elipsoidal ópticamente levitado en el vacío proporciona un nuevo equilibrio de torsión a nanoescala que será muchas veces más sensible".

Tres años más tarde, Li y su equipo reemplazaron el diamante con pequeñas bolas de sílice de solo 150 nanómetros de diámetro, que se mantuvieron en alto dentro de una cámara de vacío con un láser de 500 milivatios.

Usando pulsos polarizados de un segundo láser, las pequeñas gotas de sílice podrían girar.

Y lo hicieron, con las partículas en forma de mancuerna alcanzando la asombrosa cifra de 300 mil millones de rpm, rompiendo los límites de intentos previos que apenas logró un quinto de esa velocidad.

Dejando a un lado las revoluciones, los investigadores intentaban mejorar la sensibilidad de las fuerzas de rotación.

Si bien este experimento se basa en la tecnología moderna, tiene sus raíces en un experimento que tiene siglos de antigüedad.

A finales del siglo XVIII, el científico británico Henry Cavendish se dispuso a poner figuras duras

a las leyes de Newton sobre la gravedad al intentar medir la fuerza usando dos pares de pesas de plomo.

Dos esferas de plomo relativamente livianas balanceadas en cada extremo de una viga de 1.8 metros de ancho fueron colgadas de un cable cerca de un segundo par de masas pesadas bloqueadas en su lugar. Una medida de la torsión en el cable proporcionó la primera medida real de una constante gravitacional.

Esta nueva versión de tamaño nanométrico del experimento de Cavendish podría ser tan sensible que teóricamente podría usarse para medir tirones débiles de campos electromagnéticos eso crea un tipo de fricción en el espacio vacío, formado por la incertidumbre inherente de la física cuántica.

"Una nanopartícula neutra de rotación rápida puede convertir las fluctuaciones de vacío cuántico y térmico en emisión de radiación", señalaron los investigadores. escribir en su informe.

"Debido a esto, el vacío electromagnético se comporta como un fluido complejo y ejercerá un par de fricción en un nanorotor".

La fuerza de torsión de torsión se mide en unidades llamadas 'newton metros', donde un newton metro es un newton de fuerza aplicada a un punto de apalancamiento desde un metro de distancia.

Un experimento en 2016 desarrolló un método eso podría medir un par tan sensible como alrededor de 3 x 10 ^ -24 newton metros, un proceso que requería temperaturas apenas una fracción de grado por encima del cero absoluto.

Li y su equipo también borraron este récord anterior, comparando la forma en que las gotas de sílice giraron entre los ciclos láser para obtener mediciones de torque de solo 1.2 x 10 ^ -27 metros Newton. A temperatura ambiente también, no menos.

En el futuro, los experimentos que varían la composición del material giratorio, así como los factores ambientales como la temperatura y los objetos cercanos, podrían utilizarse para finalmente medir cómo los campos cuánticos no perturbados burbujear en las energías más bajas.

Esta investigación fue publicada en Naturaleza nanotecnología.

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