Учените създадоха най-бързо въртящия се предмет, правен някога, което ги доближава до възможността да измерват мистериозните квантови сили, които действат в "нищото".

Въпросният рекорден обект е мъничко парче силициев диоксид, и екипът смята, че ще успее да го използва, за да открие невероятно малки количества привличане, причинени от "триене" във вакуум.

Науката за нищото бързо се превръща в голямо нещо във физиката, докато се стремим да разберем как действа Вселената в нейните основи.

Изследователите сега са доволни от факта, че празното пространство изобщо не е празно - всъщност е пълно с квантови колебания, които едва сега се учим как да откриваме. Но ние все още се борим да намерим достатъчно чувствителни инструменти за измерване на тези малки сили.

Преди няколко години изследователи от университета Пърдю в САЩ направиха крачка напред, като разработиха метод за измерване на въртящия момент, или усукваща сила, действаща върху мъничко продълговато парче диамант.

"Промяната на ориентацията на нанодиаманта доведе до усукване на поляризацията на лазерния лъч", обясни през 2016 г. физикът Тонгканг Ли. "Торсионните везни са изиграли историческа роля в развитието на съвременната физика. Сега оптично левитираният елипсоидален нанодиамант във вакуум осигурява нов наноразмерен торсионна везна, кояйто ще бъде многократно по-чувствителна."

Три години по-късно Ли и неговият екип заменят диаманта с миниатюрни топчета силициев диоксид с диаметър само 150 нанометра, които се държат на височина във вакуумна камера от 500-миливатов лазер. Като използват поляризирани импулси от втори лазер, учените карат малките силициеви топчета да се въртят.

И те се завъртяли с изумителните 300 милиарда оборота в минута, задминавайки достигнатото при предишни опити, при които била постигната едва една пета от тази скорост.

Рекордът сам по себе си е нещо, но истинската цел изследователите е да подобрят чувствителността на измерванията.

Този експеримент всъщност е продължение на друг, който е на векове. И при него била определена гравитационната константа, която играе ключова роля в днешната физика.

В края на 18 век британският учен Хенри Кавендиш решава да експериментира с твърди тела законите на Нютон и да измери силата на гравитацията. За целта използва две двойки оловни сфери, балансирани в двата края на 1,8-метров лост. Той бил окачен на жица близо до втора двойка тежкести, фиксирани на място. Измерване на торсията на жицата дава първата реална мярка на гравитационна константа.

Тази нова, наноразмерна версия на експеримента на Кавендиш може да бъде толкова чувствителна, че теоретично би могла да се използва за измерване на слабия ефект на Казимир.

"Бързо въртящата се неутрална наночастица може да преобразува квантовите и термичните вакуумни колебания в радиационна емисия“, пишат изследователите в своя доклад.

"Поради това електромагнитният вакуум се държи като сложен флуид и ще упражнява въртящ момент на триене върху наноротора."

Силата на усукване се измерва в единици, наречени „нютон метри“, където един нютон метър е сила един нютон, приложена към точка на лост, дълъг един метър.

Експеримент през 2016 г. разработи метод, който е толкова чувствителе, чр може да измери въртящия момент около 3 х 10 ^ -24 нютон метра, но процесът изисква температури част от градуса над абсолютната нула.

Ли и неговият екип успяват да измерят въртящ момент едва 1,2 х 10 ^ -27 нютон метра при стайна температура.

В бъдещи експерименти, вариращи в състава на въртящия се материал, както и факторите на околната среда, като температура и предмети в близост, биха могли се измерят тези най-ниски енергии.

Това изследване е публикувано в Nature Nanotechnology.