Физики предсказали возникновение трения в вакууме

Вращающиеся в вакууме частицы должны постепенно замедляться, даже если вокруг них нет никакого газа. Силу, напоминающую силу трения, но рождающуюся в вакууме, на кончике пера вывели испанские учёные.

Величина воздействия зависит от состава тела (графит замедляется быстрее золота), его магнитной поляризации и ряда других параметров, в частности, температуры. Чем она выше, тем быстрее происходит торможение. По вертикали – время остановки (секунды), по горизонтали – температура (K) (иллюстрация Alejandro Manjavacas, F. Javier Garcia de Abajo).

Исследователи из мадридского института оптики (Instituto de ?ptica) указывают, что квантовые флуктуации в вакууме (те же, что отвечают за эффект Казимира) должны влиять на тела, замедляя темп их вращения.

Для крупных и массивных объектов воздействие это слишком мало, чтобы его можно было уловить, но микроскопические и наночастицы, гласят расчёты, хорошо ощущают на себе такое торможение.

Виртуальные частицы (фотоны), постоянно рождающиеся и исчезающие в вакууме, успевают оказать электромагнитное воздействие на соседний объект. При этом фотоны, летящие в направлении, противоположном вращению частицы, «толкают» её в бок с большей силой, чем фотоны, чьё движение совпало с направлением вращения тела.

«Так в течение долгого времени вращающийся объект будет постепенно замедляться, даже если равное количество виртуальных фотонов бомбардируют его со всех сторон», — объясняет суть открытия New Scientist. Частица теряет энергию вращения, излучая уже вполне реальные фотоны.

Учёные высчитали, что при комнатной температуре 100-нанометровое зёрнышко графита (часто встречающийся компонент космической пыли) замедлится до трети от начальной скорости вращения за 10 лет. В холодном межзвёздном пространстве на такое же торможение уйдёт 2,7 миллиона лет, а в районах, где материал разогрет до 700 °C, тот же эффект будет достигнут всего за 90 дней. (Подробности — в статье в Physical Review A.)

Джон Пендри (John Pendry) из Имперского колледжа Лондона, комментируя работу коллег, отметил, что она поможет ответить на вопрос, действительно ли квантовая информация неуничтожима.

Подобно тому как излучение Хокинга, предположительно, кодирует информацию о чёрной дыре, фотоны, рождающиеся при торможении частицы, могут нести информацию о ней. «Это один из процессов, который превращает чисто классическую энергию вращения в сильно коррелированные квантовые состояния», — считает Пендри.

Испанцы же отмечают, что предсказанный эффект можно попытаться поймать в лабораторных условиях. Но это потребует сверхвысокого вакуума и высокоточных лазерных детекторов для измерения движения наночастиц.