اصطكاك حتي در خلاء هم دست از سر آدم بر نمي‌دارد

[Easy Bug]

نيوتن مي گفت سرعت توپي كه در خلاء به دور خود مي‌چرخد هيچ وقت نبايد كم شود، زيرا هيچ نيرويي در آنجا اثر نمي‌كند. اما به نظر مي رسد كه خود خلاء نوعي اصطكاك توليد كند كه نظريه نيوتن را نقض مي كند!
سرعت توپي كه در خلاء به دور خود مي‌چرخد هيچ وقت نبايد كم شود، زيرا هيچ نيرويي در آنجا اثر نمي‌كند؛حداقل اين چيزي بود كه نيوتن مي‌گفت. اما چه مي‌شود اگر خود خلاء نوعي اصطكاك توليد كند كه باعث كند شدن چرخش توپ شود؟ اين تاثير كه ممكن است به زودي قابل كشف باشد، ممكن است بر روي ذرات غبار بين‌ستاره‌اي اثر كند.
به گزارش نيوساينتيست، بر اساس اصل عدم قطعيت مكانيك كوانتومي، ما هيچ وقت نمي‌توانيم با اطمينان بگوييم كه يك خلاء ظاهري، واقعا خالي است. در عوض، فضا سرشار از فوتون‌هايي است كه دائما به وجود مي‌آيند و قبل از اينكه بتوان آنها را مستقيما اندازه‌گيري كرد، از بين مي‌روند. اگرچه اين ذرات ظاهرا فاني هستند، اين فوتون‌هاي مجازي نيروهاي الكترومغناطيسي به اجسام وارد مي‌كنند كه مشابه نيروي اعمال شده توسط فوتون‌هاي واقعي است.
الخاندرو مانخاواساس و خاوير آباخو از موسسه اپتيك انجمن تحقيقات ملي اسپانيا مي‌گويند اين نيروها، بايد باعث كند شدن حركت اجسام چرخان شوند. همان‌طور كه يك تصادف شاخ به شاخ بين دو ماشين نيروي بيشتري را نسبت به يك تصادف آرام به آنها وارد مي‌كند؛ برخورد يك فوتون مجازي در جهت مخالف چرخش جسم، نيروي بيشتري را نسبت به برخورد در جهت چرخش جسم به آنها وارد مي‌كند. بنابراين در طي زمان، حتي اگر تعداد مساوي فوتون مجازي از تمام جهات به يك جسم چرخان برخورد كنند، چرخش آن به تدريج آرام مي‌شود. افت انرژي دوراني اين جسم باعث تشعشعات حقيقي مي‌شود كه فوتون‌ها را قابل كشف مي‌كند.
قدرت اين تاثير به ساختار و اندازه جسم بستگي دارد. اجسامي مانند طلا كه خواص الكترونيكي‌شان مانع از جذب راحت امواج الكترومغناطيسي توسط آنها مي‌شود، ممكن است كمتر سرعتشان را از دست بدهند. اما ذرات كوچك و با چگالي كم كه تكانه زاويه‌اي كمتري دارند، به طرز چشمگيري سرعت خود را از دست مي‌دهند.
نرخ كاهش سرعت همچنين به دما وابسته است. هر چه محيط گرم‌تر باشد، فوتون‌هاي مجازي بيشتري توليد و نابود مي‌شوند. در دماي اتاق حدود 10 سال طول مي‌كشد تا يك ذره گرافيتي 100 نانومتري كه در فضاي بين ستاره‌اي فراوان است، يك سوم سرعت اوليه خود را از دست بدهد. در دماي 700 درجه سانتي‌گراد كه متوسط دماي نواحي گرم عالم است، اين كاهش سرعت تنها 90 روز طول مي‌كشد، اما در مناطق سرد فضاي بين ستاره‌اي اين مدت به 27 ميليون سال هم مي‌رسد.
اما چطور مي‌توان اين اثر را در آزمايشگاه اندازه گرفت؟ مانخاواساس مي‌گويد كه چنين آزمايشي نيازمند يك خلاء فوق‌العاده و يك ليزر با دقت بالا براي به دام انداختن نانوذرات است؛ شرايطي كه ايجاد آن سخت است اما دستيابي به آن در آينده نزديك امكان‌پذير است.
جان پندري از كالج سلطنتي لندن اين بررسي‌ها را «كار ظريفي» مي‌خواند كه حتي مي‌تواند منجر به درك عميقي در خصوص اين موضوع شود كه آيا اطلاعات كوانتومي اصولا نابود مي‌شوند يا خير. به گفته وي فوتون‌هاي واقعي كه در طي فرايند كاهش سرعت ساطع مي‌شوند، بايد حاوي اطلاعاتي در خصوص وضعيت كوانتومي ذرات چرخان باشند. وي مي‌گويد: «‌اين يكي از اندك فرايندهاي پايه‌اي است كه چيزي را كه يك انرژي مكانيكي كلاسيك خالص به نظر مي‌رسد، به يك وضعيت كوانتومي با همبستگي بالا تبديل مي‌كند.»