Мельчайшая лампа накаливания в мире смешала две физики

Лампочку накаливания, длина нити которой составляет 1,4 микрометра, а диаметр – всего 13 нанометров (около 100 атомов), построила группа исследователей под руководством Криса Регана (Chris Regan) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA).

Для получения изображения раскалённой нити (лампочка тут нарисована, конечно, условная) авторы опыта использовали как микроскопию в области видимого света (рисунок вверху), так и электронную микроскопию (средний рисунок) (иллюстрация Regan Group, UCLA).

Учёные поясняют, что это попытка прояснить поведение вещества на границе, где за "управление" процессами "борются" термодинамика и квантовая механика.

Термодинамика описывает поведение систем с большим количеством частиц, а квантовая механика лучше всего применима там, где необходимо выявить состояние отдельных атомов (или элементарных частиц) или небольшого их числа.

"Мы хотим проверить, как работает закон Планка в объекте такого масштаба", – говорит Реган (фото UCLA).

В устройстве Регана нить накаливания создана из единственной углеродной нанотрубки. Она содержит менее 20 миллионов атомов: достаточно много, чтобы к ней можно было применять статистические допущения термодинамики, и достаточно немного, чтобы рассматривать её уже как квантово-механическую систему.

Нить в новой лампочке исследователи рассматривают с позиции закона Планка – формулы излучения абсолютно чёрного тела. А выяснение всех тонкостей процесса испускания света нанотрубкой может иметь последствия для фундаментальной науки. Законом Планка, в частности, описывается микроволновый фон, оставшийся после Большого взрыва, — напоминают экспериментаторы в пресс-релизе университета.

Интересно, что нить в лампочке из Калифорнийского университета столь тонка, что её невозможно разглядеть невооружённым глазом. Да и не в каждый микроскоп её увидишь. Однако она проявляется в виде крошечной светящейся точки, когда лампочка включена.

Детальнее об опыте можно узнать в статье в Physical Review Letters.