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吉祥体育安全网址:本报讯 几十年来,原子物理学家运用激光减缓在气体中“四处乱跳”的原子的速度,并将其冷却至略高于绝对零度,以研讨它们古怪的量子性质。现在,一个研讨团队运用相似办法,成功地将物体冷却。只不过,这次没有运用激光。这种此前从未在实验中得以展现的技能,或许有一天可被用于冷却微电子组件。

  一般的激光冷却实验中,物理学家将来自相反方向的激光发射到铷等气体上。他们精确地调整激光,以保证假设原子朝着其间一束激光移动,会吸收光子而且获得朝向中心的纤细后推力。激光会逐步耗尽原子的动能,从而将气体冷却至十分低的温度。

  不过,美国密歇根大学安娜堡分校运用物理学家Pramod Reddy想检验在不运用激光特别性质的情况下冷却物体。他和同伴从一个由通常在荧光屏中呈现的半导体资料——发光二极管(LED)制成的小设备下手。LED运用量子机械效应,将电能转化成光。粗略地说,LED充当了电子的小“坡道”。在正确的方向施加电压,它会推进电子沿着“坡道”向上并究竟翻越它,就像玩滑板的孩子。当电子从“坡道”上滑下并进入较低能态时,便会开释光子。

  关于这项实验来说,要害在于电压被回转时LED不会开释光线,因为电子无法在相反方向穿过“坡道”。事实上,回转电压还克制了该设备的红外辐射——透过夜视镜观看热物体时见到的广谱光线(包括热量)。

  这种办法有效地让设备变得更冷。一同,Reddy标明,这意味着上述小设备能像微型冰箱相同作业,不过有必要将其放到离另一个细微物体足够近的当地。“假设你拿着一个热物体和一个冷物体,就能获得热量的辐射沟通。”Reddy说。为证明他们能运用LED冷却,科学家将一个物体放到距另一个被称为量热器的热量测量设备仅几十纳米(相当于几百个原子的宽度)的当地。因为量子地道效应的存在,这个距离近到足以增加两个物体之间的光子转移。这一孔隙是如此之小,以至于光子有时能跳过去。

  较冷的LED吸收的来自量热器的光子比它还回去的多,依托毛细作用将热量从量热器带走并使其温度下降1/100摄氏度。Reddy和同伴在日前出版的《天然》杂志上陈说了这一作用。这是很小的改动,但LED的规范也很小,它相当于每平方米6瓦特的能量通量。相比之下,太阳每平方米供应约1000瓦特能量通量。Reddy和同伴认为,他们或许有一天能通过减少孔隙大小而且吸走LED内累积的热量,将冷却通量提升至这一强度。

  该技能或许不会代替传统制冷技能,或许将资料冷却至约60开尔文以下。但未参加最新研讨的斯坦福大学理论物理学家Shanhui Fan认为,它或许有潜力被用于冷却微电子元件。在此前作业中,Fan运用核算机模型猜测,假设被放置在离另一个物体若干纳米远的当地,LED可发生相当大的冷却效应。现在,他标明,Reddy及其团队已在实验中完毕了这一主见。(宗华)

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