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《自然》新研究:量子力学让热能在真空中传导

不停以来,人们都觉得热量无法在真空中传播——如热平日经由过程原子或分子传导,但在真空中没有物理介质。

这也是真空隔热保温瓶的道理所在。但近日加州大年夜学伯克利分校(University of California, Berkeley)的钻研职员进行的一项新钻研注解,量子力学的古怪之处可以彻底颠覆经典物理学的这一基滥觞基本理。

这项钻研颁发在本周的《自然》(Nature)杂志上。钻研注解,因为一种名为卡西米尔互相感化(Casimir interaction)的量子力学征象,热能可以超过几百纳米的完全真空。

虽然这种互相感化只在很短的尺度上故意义,但它可能对谋略机芯片和其他纳米级电子元件的设计有深远的影响,在这些领域散热是关键。

在实验中,钻研团队将两个相距几百纳米的镀金氮化硅薄膜置于真空室中。当他们加热此中一层膜时,另一层膜也被加热了——只管这两层膜之间没有任何联系,而且经由过程它们的光能可以轻忽不计。

该钻研的一位第一作者、加州大年夜学伯克利分校(UC Berkeley)前博士后学者King Yan Fong说,这一看似弗成能完成的豪举之以是能够完成,是由于根据量子力学,不存在真正的真空。

“纵然你创造了真空——没有物质,没有光——量子力学说它弗成能是真正的真空。真空中仍旧存在一些量子场颠簸。这些颠簸孕育发生了一种连接两个物体的力,这被称为卡西米尔互相感化。以是,当一个物体升温,开始振动和振荡时,因为这些量子涨落,这种运动实际上可以经由过程真空通报给另一个物体。”

钻研小组表示,因为分子振动也是我们听到声音的根基,这一发明暗示声音也可以在真空中传播。

论文的配相助者包括伯克利大年夜学的Rongkuo Zhao、Sui Yang和Yuan Wang。

这项钻研的部分资金由国家科学基金会(NSF)拨款。

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