St. Andrewsi Astronoomia ja Füüsika Kooli teadlased dr. Yoshihiki Arita, dr. Michael Mazilu ning professor Kishan Dholakia sooritasid eksperimendi, milles keerutati laserkiirtel hõljuvat kera kiirusega 600 miljonit pööret minutis. Katse sooritati vaakumkambris ning kera mehaaniliseks töötlemiseks kasutati vaid lasereid. Töö avaldati rahvusvahelises teadusajakirjas Nature Communications.
Paremate pesumasinate trummel pöörleb tsentrifuugitsükli ajal paartuhat pööret minutis. Hambaarsti puur võib pöörelda kuni 400000 pööret minutis. Mida kiiremini keha pöörleb, seda suuremad on sellele mõjuvad jõud ning seda rohkem energiat pöörlemisse talletub. Šveitsis liikus 1950-1954a. koguni hooratas-mootoriga linnaliinibuss (loe siit). Ent mikrokehade pöörlemisdünaamika on veel suuresti avastamata maailm. Iseäranis huvitav on, millal ja kas üldse sekkuvad klassikalisse pöörlemist kirjeldavasse füüsikasse kvantfüüsika nähtused. Seda St. Andrewsi töörühm uurida tahtiski.
Eksperimendiks valmistatud kaltsiumkarbonaadist kera läbimõõt oli ligikaudu üks mikromeeter. Kera asetati laserkiirte fookusesse. Laservalguse rõhk hoidis kera katsepinnast lahus. Hõljuva kera pihta sihiti laserkiir, mille polarisatsioon muutis kera läbimisel suunda ning andis kerale nurkkiirenduse. Õhutakistus eemaldati vaakumiga. Töörühm täheldas kera pöörlemises güroskoopilisi efekte.
„See on erutav ning mõtlemapanev eksperiment, mis avardab pöörlevate kehade füüsika piire. Oleks huvitav katset korrata mitme samaaegselt lõksustatud osakesega. Saame võib-olla heita valgust kvanthõõrdumise fenomenile, mille põhiküsimus oleks – kas kvantmehaanika peatab hõõrdumiseta liikumise?“ küsis dr. Yoshihiko Arita.
„Lisaks kinemaatikale tõstatab katse huvitavaid termodünaamika-alaseid küsimusi, mida on praegu keeruline modelleerida. Pöörlemine on nii kiire, et kerakese pinna nurkkiirendus on maapinna raskuskiirendusest miljard korda tugevam. Hämmastav, et tsentrifugaaljõud kerakest enne rekordkiiruseni jõudmist laiali ei kiskunud!“ lisas dr. Michael Mazilu.
Allikas: Phys.org
Leave a Reply