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《自然》新研究：量子力学让热能在真空中传导，甚至还有可能传导声音？
2019-12-18 15:31:39 来源：前瞻网 阅读量：4.07万
一直以来，人们都认为热量无法在真空中传播——如热通常通过原子或分子传导，但在真空中没有物理介质。
这也是真空隔热保温瓶的原理所在。但近日加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究人员进行的一项新研究表明，量子力学的古怪之处可以彻底颠覆经典物理学的这一基本原理。
这项研究发表在本周的《自然》(Nature)杂志上。研究表明，由于一种名为卡西米尔相互作用(Casimir interaction)的量子力学现象，热能可以跨越几百纳米的完全真空。
虽然这种相互作用只在很短的尺度上有意义，但它可能对计算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，研究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。当他们加热其中一层膜时，另一层膜也被加热了——尽管这两层膜之间没有任何联系，而且通过它们的光能可以忽略不计。
该研究的一位第一作者、加州大学伯克利分校(UC Berkeley)前博士后学者King Yan Fong说，这一看似不可能完成的壮举之所以能够完成，是因为根据量子力学，不存在真正的真空。
“即使你创造了真空——没有物质，没有光——量子力学说它不可能是真正的真空。真空中仍然存在一些量子场波动。这些波动产生了一种连接两个物体的力，这被称为卡西米尔相互作用。所以，当一个物体升温，开始振动和振荡时，由于这些量子涨落，这种运动实际上可以通过真空传递给另一个物体。”
研究小组表示，由于分子振动也是我们听到声音的基础，这一发现暗示声音也可以在真空中传播。
论文的共同作者包括伯克利大学的Rongkuo Zhao、Sui Yang和Yuan Wang。
这项研究的部分资金由国家科学基金会(NSF)拨款。
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