Ученым удалось передать тепло через вакуум на рекордное расстояние и подтвердить эффект Казимира

Калифорнийские ученые провели уникальный эксперимент, в ходе которого удалось с помощью квантового шума передать тепло через вакуум на расстояние в несколько сотен нанометров (что считается огромным расстоянием). Результаты проведенного эксперимента были опубликованы в научно-популярном журнале Nature.

Ученым удалось передать тепло через вакуум на рекордное расстояние и подтвердить эффект Казимира

Если мы с вами откроем любой современный учебник, то сможем прочитать, что тепло невозможно передать через безвоздушное пространство, ведь тепло передается через твердые тела в виде фононов, вибраций атомов или же молекул.

Но что удивительно проведенный эксперимент показал, что фононы вполне могут передаваться через вакуум благодаря невидимым квантовым колебаниям.

Ученым удалось передать тепло через вакуум на рекордное расстояние и подтвердить эффект Казимира

Научное сообщество все больше убеждается в том, что вакуум - это не стерильное нечто, где нет абсолютно никакой активности, а заполненное беспрерывно рождающимися и самоуничтожающимися виртуальными частицами и античастицами.

Такой процесс даже получил свое определение и именуется как Квантовый шум. И, как показали теоретические расчеты, этот шумовой фон просто обязан оказывать влияние на остальные объекты макро- и микромира.

Примером такого влияния как раз и называют пресловутый эффект Казимира, согласно которому две тончайшие полоски из металла, свободно парящие на небольшой дистанции в абсолютном вакууме должны притянуться друг к другу.

Ученым удалось передать тепло через вакуум на рекордное расстояние и подтвердить эффект Казимира

Этот процесс происходит из-за колебаний (флуктуаций) в энергии вакуума, которые как раз связаны с рождением и гибелью античастиц и виртуальных частиц. А силу притяжения в этом случае называют силой Казимира.

Хоть данный эффект и был уже дважды подтвержден в 2011 и 2012 годах, до сих пор оставались скептически настроенные ученые, но проведенный эксперимент предоставил третье подтверждение.

Ученым удалось передать тепло через вакуум на рекордное расстояние и подтвердить эффект Казимира

Калифорнийская научная группа подготовила целый комплекс сверхчувствительной аппаратуры, с помощью которой был создан максимально чистый вакуум и были исключены все возможные побочные факторы, которые могли помешать чистоте эксперимента.

Используя всю подготовленную аппаратуру группа подобрала такие размеры пластинок (выполненные из карбида кремния, покрытого золотом), что тепло от одной пластины к другой стало передаваться через вакуум исключительно с помощью взаимодействия виртуальных частиц и античастиц, которые вступали во взаимодействие с атомами и молекулами пластин.

При этом максимальное расстояние, при котором осуществлялся перенос тепла, было равно нескольким сотням нанометров.

Ученым удалось передать тепло через вакуум на рекордное расстояние и подтвердить эффект Казимира

Как отметил Чжан (старший научный сотрудник исследовательской группы), передача тепла на таком расстоянии благодаря эффекту туннелирования фотонов или же благодаря давлению электромагнитного излучения попросту невозможна. Что доказывает реальное существование эффекта Казимира.

Польза от такого открытия заключена в том, что используя данный эффект можно строить эффективное охлаждение компонентов наноэлектроники и наномашин.

Понравилась статья? Тогда ставим палец вверх и подписываемся, а в комментариях делимся своим впечатлением от прочитанного материала.