Квантовая странность: в микромире тепловая энергия «телепортируется» через пустоту вакуума

Квантовая физика продолжает издеваться над классической физикой, и на этот раз ученые наблюдали «телепортацию» тепла через абсолютно пустое пространство.

В школе нас всех учили, что перенос тепловой энергии (как и любой другой) осуществляется через колебания атомов или молекул, но в квантовом мире это правило меняется.

Исследование физиков из Калифорнийского университета в Беркли затрагивает такую часть квантовой странности, как эффект Казимира: идея о том, что вакуум на самом деле не пустое пространство и он заполнен крошечными электромагнитными колебаниями, которые могут воздействовать на окружающую среду.

Ранее ученые уже доказали экспериментально, что благодаря эффекту Казимира возможно перемещение наночастиц и их взаимное сближение в вакууме. Вероятно, что передача тепловой энергии происходит аналогичным образом.

Это открытие очень важно для современной науки, так как знания об этом приведут к созданию наноразмерных электронных компонентов, а в будущем и квантовых компьютеров, которые будут работать под воздействием тепла, сжимаясь и возвращаясь в первоначальное состояние.

«Любой ребенок знает, что проводимость тепла в твердом теле обеспечивают колебания атомов или молекул. В течение десятилетий учебники говорили нам, что вакуум не распространяет энергию, так как лишен физической среды, но мы увидели, что тепло будто «телепортируется» и за этот эффект отвечают квантовые флуктуации», — прокомментировал открытие инженер-механик Сян Чжан, один из участников исследования.

Эффект был подтвержден при помощи двух позолоченных мембран из нитрида кремния, помещенных в вакуум и удаленных друг от друга на несколько сотен нанометров. Между мембранами не было никаких атомов, но тепловая энергия без проблем «прыгала» с мембраны на мембрану.

В крупных масштабах мы такого не наблюдаем и поэтому карман вакуума между стенками термоса сохраняет тепло вашего напитка. Но на квантовом уровне последствия могут быть очень серьезными.

Если тепло может «телепортироваться», то, вероятно, на аналогичное способен и звук. Исследования продолжаются.