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热能量子跳跃:研究展示真空导热

  基础物理知识告诉我们,热量靠物体的接触或者以光波的形式传递,因此真空通常被认为是隔热的环境。一份新研究首次展示,真空中微观量子波动也可以传递热量。

  1948年,荷兰物理学家卡西米尔提出的理论认为,真空中的量子跳跃可以让两个不接触的物体产生互动。人们将此理论以他的名字命名为卡西米尔效应,其中也包括真空中热量的传递,但是当时无法对此理论作出验证。

  加州大学伯克利分校的李浩昆和同事近期完成的实验,就是卡西米尔效应的验证。他们将两片薄膜间隔300纳米放置(不到一个血液红细胞宽度的5%),分别接上不同的温度源。

  热量让两片薄膜产生振动,温度高的一方比温度低的一方振动频率高。结果发现,最后两片薄膜的振动频率达到一致,意味着两边温度已经一样,热的一方已经将热量传给冷的一方。这个现象按照传统物理知识无法作出解释,李说,卡西米尔效应对此作出了解释,“一个物体的振动对另一个物体产生了影响”。

  伦敦帝国理工学院的彭德里告诉《新科学家》,这在计算机领域有很大用途。“热量是纳米科技领域的重大障碍”,这限制了线路板回路可以进行的计算次数和速度。既然卡西米尔效应得到证实,利用这种技术进行冷却,将比等待电脑回路散热的方式快数千倍,将能造出计算速度快得多的电脑。

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