Najszybciej obracającymi się z dotychczas zaobserwowanych przez ludzkość naturalnie występujących obiektów są kosmiczne pulsary. Te wysoce zmagnezytozowane rotujące gwiazdy neutronowe są w stanie obracać się wokół własnej osi z prędkością nawet 43 000 obrotów na minutę. Imponująca wartość, która nieco blednie przy wiertłach dentystycznych obracającymi się z prędkością nawet 500 000 obr. / minutę. Także i ten wynik blednie w świetle najnowszego dokonania naukowców z Uniwersytetu Purdue w Stanach Zjednoczonych.
Badacze z amerykańskiej placówki stworzyli właśnie najszybciej obracający się obiekt na świecie. Ten wykonuje około… 300 miliardów obrotów na minutę, czyli mniej więcej 500 000 razy tyle, co wiertło dentystyczne. Rzeczony obiekt jest niewiarygodnie małą nanocząsteczką krzemionki, która wygląda jak dwie kule połączone ze sobą, gdy popatrzy się na nią przez mikroskop elektronowy.
Tak wygląda najszybciej obracający się obiekt na świecie pod mikroskopem elektronowym | Źródło: Purdue University / Jaehoon Bang
Aby wprawić cząsteczkę w tak szybki ruch wirowy, naukowcy wykorzystali… moc światła. Najpierw zawiesili obiekt w stanie lewitacji w próżni za pomocą lasera, a następnie używali innego lasera do przyspieszenia go, czytamy w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Nanotechnology. Takie zjawisko jest możliwe, ponieważ cząsteczki światła – znane jako fotony – działają z niewielką, ale mierzalną siłą na każdy obiekt, z którym się zetkną. Ta siła jest znana jako ciśnienie promieniowania świetlnego i jest miliony razy słabsza niż grawitacja.
„W 1600 roku Jan Kepler zauważył, że ogony komet zawsze były skierowane w przeciwną stronę do Słońca z powodu ciśnienia promieniowania”, powiedział Tongcang Li, profesora fizyki i astronomii oraz profesora inżynierii elektrycznej i komputerowej w Purdue. „Korzystamy z tego samego zjawiska, ale ze skoncentrowanymi laserami – do lewitacji i obracania nanocząsteczek.”
Co niezwykle interesujące, wszystko powyższe nie jest wyłącznie „sztuką dla sztuki”. Naukowcy twierdzą, że nanocząsteczka służy również jako najbardziej czuły znany detektor momentu obrotowego. Moment obrotowy jest miarą siły, która powoduje, że obiekt obraca się wokół osi. Urządzenie jest 600–700 razy bardziej czułe niż jakiekolwiek inne dotychczas stworzone urządzenie, które może mierzyć moment obrotowy.