元スレ【量子物理学】不思議な量子効果によって真空でも熱が伝わることが判明[12/17]

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1 :

2019.12.17
http://vaience.com/physics/20191217-empty-vacuum-thanks-to-a-weird-quantum-effect/

量子物理学がまたもや古典物理学を覆しました。今回は、熱が伝わるのに通常は必要となる原子や分子がまったく存在しない、真空を熱が移動できることが量子物理学的見地から実証されました。
この調査は、カシミール効果として知られている量子の不思議な性質の一部を活用したものです。真空は実際には空っぽではなく、周りの物体に干渉する可能性のある小さな電磁気のゆらぎで満ちているのです。

カシミール効果によってどのようにナノ粒子が真空の中を移動し、2つの物体が近づくのかということは、これまでに実験で明らかにされています。今回の最新調査では、熱の伝導においてどのようにカシミール効果が作用するのかを実証しています。
この発見は、ナノスケールの電子部品の設計ばかりでなく量子コンピュータの設計にさえ、影響する可能性があります。つまり、私たちの使うコンピュータのデバイスが小型化する風潮の中で、熱が最小スケールを伝わるための管理ができるようになるということです。

「熱は普通、原子や分子、あるいはフォノンと呼ばれている物の振動を通して個体の中を伝わります。けれども、真空には物理的な媒質がありません」とカリフォルニア大学バークレー校の機械工学士、張翔（Xiang Zhang）氏は言っています。

「ですから、長い間、フォノンは真空を移動できないと教科書には書かれていました。驚くべきことに、私たちが発見したのは、フォノンは目に見えない量子のゆらぎによって真空を実際に渡って行くということだったのです」

このことは、真空の実験室の中で数百ナノメートル離して置かれた2枚の金めっきされた窒化ケイ素膜を使って実証されました。2枚の膜の間の空間には無視できるほどごく少量の光エネルギー以外、完全に何もないという条件で、片方の膜を加熱すると、もう一方の膜も熱くなったのです。

これより大きなスケールでは同様の結果になりません。熱は隙間を容易に渡って行けないという、この原理を利用しているのが魔法瓶です。魔法瓶の中の真空の層があなたの飲むコーヒーを保温します。しかし、最小のスケールでは異なる現象が起こり、その意義は計り知れません。

この実験に関することは膜の温度管理から実験室の徹底した防塵まで、すべて、細心の注意を払って設定され、管理される必要がありました。
熱が移動する間隔は非常に狭いとは言え、熱を伝える他の要因（たとえば、太陽が真空の空間を通って地球を温めるような電磁放射によるエネルギー）を排除するのには、相対的に言って、充分な距離でした。

この調査を手掛けた研究者たちはさらなる進展を見込んでいます。熱が真空を移動できるのなら、音も伝わる可能性が考えられます。結局は、どちらも移動するのに分子の振動に頼っているからです。

それを証明するには別の実験を待たなくてはなりません。差しあたっては、研究チームは、未来のコンピュータや電子機器の内部の熱流を管理するためにこの特殊な量子効果を利用する方法を調べています。

「今まで知られていなかった熱伝導のしくみを発見したことで、ナノスケールでの温度管理を可能にする空前の機会を切り開きました。このような温度管理法はコンピュータの高速計算やデータ記憶に重要なものです」とスタンフォード大学の機械工学士リー・ハオクン（Hao-Kun Li）氏は述べています。

これによって、集積回路内の熱を取り除くために量子真空を利用できるようになりました。

reference: sciencealert
http://www.sciencealert.com/heat-energy-has-leapt-across-an-empty-vacuum-thanks-to-a-weird-quantum-effect

2 :

佐野量子

3 :

武豊　すげー

4 :

そうそうそのうち宇宙戦艦ヤマトの
爆発して宇宙空間で音がでるとか煙がでるとかも量子力学で説明がつくように

5 :

輻射熱との違いを説明してくれ

6 :

宇宙空間で活動するアニメのロボに放熱板あるのが後付け立証された？

7 :

http://www.94d.tarpat.com/1576591961

8 :

「真空」という言葉は不適当。「基底空間」とか「デフォルト空間」とかにしよう。

11 :

空気等の物質が存在しなくても例えば赤外線等のエネルギーを持った光子等の素粒子が存在していれば熱は伝わる。
>>1は光子も存在しない絶対零度の真空で熱が発生するということか？
しかし仮に光子等の素粒子を完全に締め出すことが可能だとしても、
量子力学的には真空も何も無いのではなく、ディラックの海のようにそれすらも粒子のビッシリ詰まった状態と考えることが出来るわけだからな。

12 :

真空中を電磁波が伝わるのは当たり前だろ、熱も電磁波だから。

13 = 8 :

>>5
輻射熱は電磁波によるもの。つまりフォトン。
この記事はフォノン、つまり振動子による熱の移動を言っている。

14 = 11 :

粒子が動いているということはそこに熱が存在しているということだ。
つまり熱＝エネルギーだからだ。

15 :

磁気が伝わるだろ

電磁力学的にエネルギーを交換できるから変圧できるわけで

16 = 8 :

不確定性原理が基本にある。完全な静止は存在しないから。

17 = 8 :

SF映画での宇宙船の戦闘場面で音がするのはおかしいと思ってきた。
真空では音は伝わらないはずだと。
しかし、この実験によれば音がしてもよいのかも知れない。

18 :

フランクの黒体放射とどう違う？

19 :

>>17
距離がナノメートルオーダーならってことを忘れないでね

20 :

アポロ11号が建てた星条旗がはためくのも量子効果だろな

21 :

当たり前だろって思ったけど、トンネル効果でなくてカシミール効果なのか

22 :

知ってた
ソースは俺と嫁
夜はいつもぬくぬく

23 :

赤外線とかじゃねえの？間は真空でも太陽からの熱もらってんだろｗ　もう少しわかり
やすく説明できんのか？

25 = 8 :

>>23
フォトンとフォノンの違いだってば。

26 :

>>23
古典的な範囲では熱の移動は、
接触熱（格子振動）、対流熱、輻射熱（電磁波）の３つしかない
真空中に限ると媒質がないので接触熱と対流熱は存在しない
つまり真空では輻射熱だけが熱を伝える
ところで、この記事で問題になっているのは量子現象
電磁波を粒としてみて量子化したものはフォトンと呼ばれる
格子振動を粒（準粒子）としてみた場合これはフォノンと呼ぶ
話を戻すと、真空中では古典的には接触熱の移動は存在しない
しかし、カシミール効果（真空でも量子の振動モードが存在するためにおこる量子現象）
があり、これによって今回フォノンが伝わるということがわかったんだと思った
説明があってるのかわからないけど・・・
このニュース地味に物理的には大きいことだと思う

27 :

>>19
ナノもいっぱい並べたら
長くなるじゃんよ

28 = 23 :

輻射の無い環境で熱伝導を検出したってことだな。

29 = 8 :

これって伝わる速さは光速なのかな？

30 :

>>1
すでに、現実では証明の必要もない状態
既知事実にしかほかならない！！

来年のイグノーベル賞もしくは韓国の国際科学技術脳ベル症の上行くを受賞候補かも！！

31 :

＞真空は実際には空っぽではなく

答えじゃん

33 :

トンネル効果が媒体となる共鳴、みたいな？

しかしまあ、この世界の素粒子のプログラムはバグだらけだな
ちゃんとデバッグしてからビッグバンしろよな！

35 = 8 :

>>33
どんなバグがあるの？　ひとつでも挙げて。
重力との統合、ダークマター、ダークエネルギー以外は完璧に近いのでは？

36 :

数百ナノメートルって結構距離あるね

37 :

エーテルが充満してる

38 :

>>8
いわゆる真空が「真」の「空」(から)じゃないことが
次第に明らかになってきたから
用語変えた方がいいかもね

39 :

光と同じだろ

40 :

真空は カラッポではなく
微分の 揺らぎ で出来てるのだね

"ゆらぎ" とゆう言葉は とてもキレイだわ
ゆらぎの中の、熱の移動か∼
熱の排除か

41 = 40 :

>>33
共鳴とゆうか、結局は ｢摩擦｣でしょう？

だって ゆらぎ なんだもの
ソレが揺れたら 摩擦するんだし
摩擦熱

42 :

量子力学嫌いなアインシュタイン「ぐぬぬ…」

43 = 39 :

エーテル説

45 :

やばい温暖化詐欺やろうどもの詐称行為がこれでわかっちゃったかも

46 :

宇宙空間は無ではなく物質的特性のある有なんでしょ　なんら驚きを感じない

47 = 45 :

その何故かわからないけど熱が間の何かによって伝わるって言うのなら
それは物質の可能性があるからそれをブラックぬりかべって俺は名付けた

48 :

ディラックの海

49 :

熱が生じるのは電磁波が物質に衝突したときだろ？
真空とか関係ないんじゃね？

むしろ電磁波が減衰する要因がない真空ならエネルギーは保存されたままなんじゃねーの？
量子なんて関係あるのか？

50 :

>>49
まあ十分に温度を下げておけば、輻射熱は無視できるだろうから、それ以外の熱の伝達機構が働いたことはわかるな

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