NIST踏上证明“永动”之路 ,超流现象揭开物理学神秘面纱

2007-12-05 08:41:15来源: 电子工程专辑

永动现象在经典物理定律中是行不通的,但是在量子王国,无摩擦运动是可能的。例如,由超导线构成的一个闭环就能够展示永动现象,虽然这只是电子在无摩擦的导线环路中运动。如果这种无摩擦运动能够通过液体来证实,那么超流现象就能够在一个圆环中实现原子的无摩擦运动,从而制造出高灵敏度的旋转传感器

现在美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology)和美国马里兰大学的联合量子学院(Joint Quantum Institute)已经证明了超流现象的无摩擦运动,然而距离永恒运动还很遥远。他们使用一种称为Bose-Einstein凝聚体的非常冷的物质形态来实现这个概念验证原型。NIST预测这种与超导体中的电子的无摩擦运动非常相似的超流量子效应最终将得到应用,如制造使用常规物资无法实现的超灵敏导航传感器。

爱因斯坦预测了Bose-Einstein凝聚体,直到1925年由Satyendra Nath Bose构想出来,1995年在实验室中被证实。Bose-Einstein凝聚体是一种物质状态,非常冷,以至于所有的原子都处于最低能量状态,因而在宏观状态下展现量子效应。它由玻色子组成,通常与电磁波相联系,被称超流体,可表现出无摩擦的运动。

自从第一次证明Bose-Einstein凝聚体的存在以来,它成为全世界实验室研究的热门。NIST第一次将其用于永动现象的概念验证。

NIST的证明的关键在于使用磁场形成一个圆环来盛放温度极低的钠原子,并利用激光来搅动钠原子产生运动。目前这个永恒的运动只存在了10秒钟。未来的原型将致力于延长时间,并使用爆炸来搅动流体以补偿动量损失。

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