科学家造出世界最快纳米级转子 形如哑铃每分钟旋转600亿次

(图源：Purdue University)

美国普渡大学(Purdue University)的研究人员和中国北京大学、清华大学以及量子物质科学协同创新中心合作，将一种纳米颗粒悬浮在真空中，并使其高速旋转，这使他们离弄清真空和量子力学的性质又近了一步。

旋转的物体是催眠和迷人的，去年指尖陀螺(fidget-spinner)掀起的热潮就给出了一个压倒性的证明。

但是，即使是最快的指尖陀螺也比不上最近在“快速旋转物体”界出现的新“冠军”:一个微小的“哑铃”，每分钟可以旋转600亿次。

这足以让你头晕目眩。

最近，研究人员发明了纳米级的转子，并将其悬浮在真空中，用激光冲击，使之旋转。

当开启环形激光时，“哑铃”会旋转，成为转子;开启线性激光时，“哑铃”则会振动，可用于测量微小的力和扭矩。

普渡大学(Purdue University)物理学和天文学助理教授Tongcang Li在一份声明中说，他们的研究可能有助于揭示不同物质在极端条件下的反应，以及在真空中摩擦的表现。

在过去的十年里，研究人员测试了人类制造的东西旋转速度的极限和破纪录。

据《生活科学》报道，2008年，一辆火柴盒大小的发动机每分钟能旋转100万圈。

然后，在2010年，科学家们创造了新的旋转记录，他们以每分钟6000万转的速度旋转一片石墨烯。

科学家们制作了微小的二氧化硅“哑铃”，这些哑铃太小，肉眼无法看到，但它们的旋转速度比地球上任何其他人造物体都要快。

三年后，这个纪录被一个只有4微米的微型球体打破——只有人类头发的十分之一——每分钟能完成6亿次旋转，比洗衣机的旋转周期快约50万倍。

在这项新研究中，科学家们测试了所谓的纳米哑铃，这种哑铃是由两个连接在一起的硅球组成的。

每个哑铃的长度约为0.000012英寸(320纳米)，宽约0.000007英寸(170纳米)。

科学家们报告说，在没有杂散的空气分子的情况下——测试是在真空中进行的——这个微小的旋转器能够达到每分钟600亿转的旋转速度，这大大超过了以前的纪录。

他们在研究中写道，研究人员还可以用激光将纳米哑铃以线性偏振的方式进行振动，光被限制在一个单独平面上。

科学家们解释说，对物体旋转和振动的观察揭示了真空是如何工作的。

Li在声明中说，人们通常认为真空是空的，但物理学家认为真空被活跃的虚拟粒子所占据，而这项关于悬浮、旋转的纳米哑铃的研究使研究人员离在量子层面上搞清楚“到底发生了什么”又近了一步。

“有很多虚拟粒子可能只停留了很短的时间就消失，我们想弄清楚到底发生了什么，这就是我们想做出最敏感的扭转平衡的原因。”

研究人员的下一步是用更快的转速进行实验，这将是对基本物理理论的更准确的测试，包括真空中的奇异形式的摩擦。

这项研究结果于7月20日在线发表在《物理评论快报》杂志上。