Sortlegemestråling fra en varm genstand tiltrækker polariserbare objekter

Vores fysiske tiltrækning af varme kroppe er reel, ifølge UC Berkeley fysikere.

For at være klar, de taler ikke om seksuel tiltrækning til en "varm" menneskekrop.

Men forskerne har vist, at et lysende objekt faktisk tiltrækker atomer, i modsætning til hvad de fleste mennesker - inklusive fysikere - ville gætte.

Den lille effekt ligner meget den effekt, en laser har på et atom i en enhed kaldet optisk pincet, som bruges til at fange og studere atomer, en opdagelse, der førte til Nobelprisen i fysik i 1997 delt af den tidligere UC Berkeley -professor Steven Chu, nu i Stanford, Claude Cohen-Tannoudji og William D. Phillips.

Indtil for tre år siden, da en gruppe østrigske fysikere forudsagde det, ingen troede det almindelige lys, eller endda bare den varme, der afgives af en varm genstand - den infrarøde glød, du ser, når du ser gennem nattesynsbriller - kan påvirke atomer på samme måde.

UC Berkeley fysikere, som er ekspert i at måle minutkræfter ved hjælp af atominterferometri, designet et eksperiment for at tjekke det ud. Da de målte kraften, der udøves af den såkaldte sortlegeme-stråling fra en varm wolframcylinder på et cæsiumatom, forudsigelsen blev bekræftet.

Attraktionen er faktisk 20 gange gravitationsattraktionen mellem de to objekter, men da tyngdekraften er den svageste af alle kræfterne, virkningen på cæsiumatomer - eller ethvert atom molekyle eller større genstand - er normalt for lille til at bekymre sig om.

"Det er svært at finde et scenarie, hvor denne kraft ville skille sig ud, " sagde medforfatter Victoria Xu, en kandidatstuderende i fysikafdelingen ved UC Berkeley. "Det er ikke klart, at det har en betydelig effekt overalt. Alligevel."

Efterhånden som tyngdekraftsmålingerne bliver mere præcise, selvom, effekter denne lille skal tages i betragtning. Den næste generation af eksperimenter til at detektere gravitationsbølger fra rummet kan bruge laboratoriebænk atominterferometre i stedet for de kilometerlange interferometre, der nu er i drift. Interferometre kombinerer typisk to lysbølger for at registrere små ændringer i den afstand, de har tilbagelagt; atominterferometre kombinerer to stofbølger for at detektere små ændringer i tyngdefeltet, de har oplevet.

Til meget præcis inertial navigation ved hjælp af atominterferometre, denne styrke skulle også tages i betragtning.

"Denne blackbody -attraktion har indflydelse, hvor kræfter måles præcist, herunder præcisionsmålinger af fundamentale konstanter, test af generel relativitet, målinger af tyngdekraft og så videre, " sagde seniorforfatter Holger Müller, en lektor i fysik. Xu, Müller og deres UC Berkeley -kolleger offentliggjorde deres undersøgelse i decembernummeret af tidsskriftet Naturfysik .

Optisk pincet

Optisk pincet fungerer, fordi lys er en superposition af magnetiske og elektriske felter - en elektromagnetisk bølge. Det elektriske felt i en lysstråle får ladede partikler til at bevæge sig. I et atom eller en lille kugle, dette kan adskille positive ladninger, ligesom kernen, fra negative afgifter, ligesom elektronerne. Dette skaber en dipol, tillader atomet eller kuglen at virke som en lille stangmagnet.

Det elektriske felt i lysbølgen kan derefter flytte denne inducerede elektriske dipol rundt, ligesom du kan bruge en stangmagnet til at skubbe et stykke jern rundt.

Brug af mere end én laserstråle, forskere kan svæve et atom eller en perle for at udføre eksperimenter.

med svage, usammenhængende lys, som sort kropsstråling fra en varm genstand, effekten er meget svagere, men der stadig, Müllers team fundet.

De målte effekten ved at placere en fortyndet gas af kolde cæsiumatomer - afkølet til tre milliontedele af en grad over det absolutte nulpunkt (300 nanoKelvin) - i et vakuumkammer og sende dem opad med en hurtig puls af laserlys.

Halvdelen får et ekstra spark op mod en tomme lang wolframcylinder, der lyser ved 185 grader Celsius (365 grader Fahrenheit), mens den anden halvdel forbliver ukendt. Når de to grupper af cæsiumatomer falder og mødes igen, deres stofbølger forstyrrer, tillader forskerne at måle faseforskydningen forårsaget af wolfram-cæsium-interaktionen, og dermed beregne attraktionen af ​​sortlegemets stråling.

"Folk tror, ​​at blackbody -stråling er et klassisk koncept inden for fysik - det var en katalysator for at starte den kvantemekaniske revolution for 100 år siden - men der er stadig fede ting at lære om det, "Sagde Xu.