悬浮是许多研究人员都渴望得到的一种超能力。虽然对抗重力的方法有很多种,但很少有方法适合那些可以在真空中不受束缚地漂浮的超灵敏设备。
在日本冲绳科学技术研究所 (OIST) 的一个团队的带领下,一组研究人员找到了一种方法,可以在石墨薄片自由悬停在磁体网格上方时对其进行屏蔽,从而使其不易受到电流的影响。干扰它们作为传感器的能力。
石墨具有抗磁性,这意味着它会抵抗磁场。将材料的薄片放在合适的铁磁材料上,您可以创建一个与其周围环境没有连接的小平台。
除去周围的所有空气,悬停的碳晶片可以有效地隔离几乎所有碰撞颗粒的碰撞和震动,从而将其与周围环境隔离。
虽然这应该可以方便地感知从重力到量子活动的任何事物,但石墨层内的电流迫使系统通过一种称为涡流阻尼的现象损失能量。晶圆越大,这种效应就越大。
为了解决这个问题,研究人员在一小块微观石墨珠上涂上二氧化硅,然后涂上蜡,使该正方形成为电绝缘体,有助于防止系统能量快速损失。
![石墨珠](https://www.sciencealert.com/images/2024/04/GraphiteBead.jpg)
OIST 的理论物理学家 Jason Twamley表示: “要达到这种精度水平,需要严格的工程设计,以将平台与振动、磁场和电噪声等外部干扰隔离开来。”
该团队必须应对的另一个挑战是最大限度地减少石墨片的动能或动能 ,如果系统最终要用作足够精确的传感器以进行量子尺度的测量,这一点至关重要。
通过创建反馈回路来减少这种能量,其中系统的运动被不断监控,并且下方的磁场被修改以保持石墨片尽可能静止。
“热量会引起运动,但通过持续监控并向系统提供纠正措施形式的实时反馈,我们可以减少这种运动,”特瓦姆利说。
“反馈会调整系统的阻尼率,即系统失去能量的速度,因此通过主动控制阻尼,我们可以减少系统的动能,从而有效地冷却系统。”
对此类平台进行精确控制对于回答量子物理学中一些最大的问题和理解重力的适用范围至关重要。
研究人员表示,该技术的用途之一是用作原子重力仪:一种通过监测重力对单个原子的影响来测量重力的装置。事实上,通过更多的工作,它的灵敏度可能会超过当前的重力仪。
“我们正在进行的工作重点是完善这些系统,以释放这项技术的全部潜力,”特瓦姆利说。