การทดลองใหม่แสดงให้เห็นว่าความผันผวนของควอนตัมยอม เซ็กซี่บาคาร่า ให้ความร้อนเชื่อมพื้นที่ว่างเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้วัดความร้อนที่ถ่ายเทโดยความฟุ้งเฟ้อควอนตัมของพื้นที่ว่าง
เยื่อแผ่นเล็กๆ ที่สั่นสะเทือนสองแผ่นมีอุณหภูมิเท่ากันแม้จะแยกจากกันด้วยสุญญากาศ นักฟิสิกส์รายงานในรายงานธรรมชาติ วัน ที่ 12 ธันวาคม ผลที่ได้คือการสาธิตการทดลองครั้งแรกของการถ่ายเทความร้อนแบบที่คาดการณ์ไว้แต่เข้าใจยาก
โดยปกติสูญญากาศจะป้องกันการถ่ายเทความร้อนเกือบทุกประเภท
ซึ่งช่วยให้กระติกน้ำร้อนที่ปิดผนึกด้วยสุญญากาศช่วยให้ท่อกาแฟร้อน แต่ “กลศาสตร์ควอนตัมช่วยให้คุณมีวิธีการใหม่ในการให้ความร้อนผ่านเข้าไป” สุญญากาศ ผู้เขียนร่วม King Yan Fong นักฟิสิกส์ที่ทำงานเกี่ยวกับการศึกษานี้ในขณะที่อยู่ที่ University of California, Berkeley กล่าว สำหรับระยะทางในระดับนาโนเมตร ความร้อนสามารถถ่ายเทผ่านสุญญากาศผ่านความผันผวนของควอนตัมการปั่นของอนุภาคชั่วคราวและทุ่งนาที่เกิดขึ้นแม้ในพื้นที่ว่าง ( SN: 11/13/16 )
เมมเบรนทั้งสองทำจากซิลิคอนไนไตรด์เคลือบทอง โดยแต่ละเมมเบรนมีขนาดกว้างประมาณ 300 ไมโครเมตร นักวิจัยทำให้เยื่อแผ่นหนึ่งเย็นลงและทำให้อีกแผ่นหนึ่งร้อนขึ้น โดยมีอุณหภูมิต่างกันประมาณ 25 องศาเซลเซียส ความร้อนนั้นแปลเป็นการเคลื่อนที่เหมือนหัวกลองของเยื่อหุ้ม – ยิ่งเมมเบรนอุ่นขึ้นเท่าใด เมมเบรนก็จะยิ่งสั่นสะเทือนมากขึ้นเท่านั้น เมื่อเมมเบรนถูกนำเข้ามาภายในระยะสองสามร้อยนาโนเมตรโดยแยกออกจากกันโดยไม่มีอะไรนอกจากพื้นที่ว่าง อุณหภูมิของพวกมันจะเท่ากัน แสดงว่าความร้อนได้ถ่ายเทระหว่างกัน
“มันน่าตื่นเต้นมาก” โซเฟีย ริเบโร นักวิจัยด้านควอนตัมออปติกจากมหาวิทยาลัยเดอแรมในอังกฤษ ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าว นักวิทยาศาสตร์ได้ทำงานเพื่อพัฒนาเครื่องจักรขนาดเล็ก ที่ใช้ประโยชน์จากอุณหพลศาสตร์บนสเกลควอนตัม ( SN: 3/8/16 ) การศึกษาใหม่อาจเป็นอาหารสัตว์สำหรับความพยายามนั้น “สิ่งนี้เปิด … แพลตฟอร์มขนาดใหญ่ที่น่าสนใจมากในการสำรวจ” เธอกล่าว
ความร้อนมักจะเดินทางผ่านสามเส้นทางหลัก:
การนำ การพาความร้อน และการแผ่รังสี การนำอธิบายการถ่ายเทความร้อนผ่านการสัมผัสโดยตรงของวัสดุ ในขณะที่การพาความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของก๊าซหรือของเหลว เช่น อากาศร้อนที่เพิ่มขึ้น สองตัวนี้ใช้ไม่ได้กับพื้นที่ว่าง แต่การแผ่รังสี – การถ่ายเทความร้อนผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า – สามารถเกิดขึ้นได้ในสุญญากาศ เช่นเดียวกับในดวงอาทิตย์ที่ทำให้โลกร้อน ตอนนี้ นักวิจัยกล่าวว่าพวกเขาได้ทดลองแสดงให้เห็นกลไกอื่นที่ความร้อนสามารถทำให้ผ่านสุญญากาศได้ แม้ว่าผลกระทบจะมีนัยสำคัญในระยะทางเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
การถ่ายเทความร้อนรูปแบบใหม่เป็นผลมาจากปรากฏการณ์ Casimirซึ่งอธิบายว่าความผันผวนของควอนตัมทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างพื้นผิวทั้งสองที่คั่นด้วยสุญญากาศอย่างไร ( SN: 3/2/15 ) ในกลศาสตร์ควอนตัม พื้นที่ว่างไม่มีวันว่างเปล่าอย่างแท้จริง: คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชั่วขณะจะพุ่งเข้าและออกจากการดำรงอยู่อย่างต่อเนื่อง คลื่นเหล่านั้นแม้จะเป็นคลื่นเสมือน แต่ก็สามารถใช้แรงจริงกับวัสดุได้ ในช่องว่างระหว่างพื้นผิว คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะกับความยาวคลื่นเฉพาะเท่านั้น แต่คลื่นทุกขนาดสามารถอยู่ภายนอกได้ และคลื่นภายนอกที่มากเกินไปจะสร้างแรงกดดันภายใน ในการทดลอง เยื่อหุ้มทั้งสองมีอิทธิพลต่อกันและกันโดยใช้แรงนั้น เช่น การกระตุกของวัตถุที่ร้อนกว่าจะเขย่าส่วนที่เย็นกว่า เช่น ทำให้อุณหภูมิเท่ากัน
นักฟิสิกส์ John Pendry จาก Imperial College London กล่าวว่า “เป็นการทดลองที่เรียบร้อยมาก” ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว
การถ่ายเทความร้อนรูปแบบใหม่นี้สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ระดับนาโน “ความร้อนเป็นปัญหาใหญ่ในนาโนเทคโนโลยี” เพนดรีกล่าว ประสิทธิภาพของวงจรขนาดเล็กที่พบในโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ถูกจำกัดด้วยความเร็วที่อุปกรณ์สามารถกระจายความร้อนได้
เพนดรีหวังว่าจะเห็นการทดลองดังกล่าวในอนาคตมุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้เอฟเฟกต์ในชีวิตจริง แม้ว่าเขาจะยอมรับว่านั่นมากเกินไปที่จะขอการสาธิตครั้งแรก “นั่นเป็นความโลภ” เขากล่าว “คุณไม่ได้รับขนมทั้งหมดในเวลาเดียวกัน”
ในกรณีของระเบิดปรมาณู การวิจัยขั้นพื้นฐานที่แสวงหาความลับของธรรมชาติได้ก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ของความรู้ใหม่ ซึ่งไม่สามารถควบคุมได้ เมฆรูปเห็ดที่เป็นผลให้เป็นสัญลักษณ์ของความสำเร็จอันน่าสะพรึงกลัวที่สุดของวิทยาศาสตร์
การระบุแหล่งที่มาของอนุภาคเหล่านี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุดในจักรวาลได้ดีขึ้น ก่อนหน้านี้ นักดาราศาสตร์ได้จับคู่ นิวตริโนที่ มีพลังแตกต่างกันกับเปลวไฟที่กำลังลุกเป็นไฟ ( SN: 7/12/18 ) blazar เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างซึ่งขับเคลื่อนโดยหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซี Ke Fang นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าวว่าทั้งเปลวไฟลุกลามและเหตุการณ์คลื่นกระทบกระเทือน “เป็นกิจกรรมที่พิเศษมาก ซึ่งก็คือเมื่อพลังงานจำนวนมากถูกปลดปล่อยออกมาในระยะเวลาอันสั้น” เซ็กซี่บาคาร่า
