科技日报记者 张家新 日本冲绳科学技术大学的科学家成功研制出一种几乎零摩擦的石墨转子，可以自由升降和旋转。这一突破将解决长期困扰宏观悬架系统的“涡流阻尼”问题，并将为高精度测量和量子研究开辟新途径。相关论文发表在新一期《通信物理》杂志上。人们看到漂浮在空中的物体时会感到惊讶，科学家将“失重”状态视为将自己与外界干扰隔离的理想方式。对于科学家来说，悬浮将实验对象与外界干扰隔离开来，这在涉及转子等精密测量设备时尤为重要。转子的扭矩和角动量可用于测量重力、气压、动量等物理量等，但摩擦和阻力常常干扰测量。如果能够让转子在非接触、自由悬浮的状态下运行，则可以显着提高实验的精度。
与依赖复杂光学或电学系统的显微镜装置不同，宏观系统可以在室温下实现磁悬浮，结构更简单，环境适应性更强。然而，此类系统长期以来一直受到涡流阻尼的限制。当导体在非均匀磁场中运动时，会产生环形电流，从而产生抵抗运动的磁场，类似于“磁摩擦”，从而导致能量损失和信号干扰。这次，团队使用直径约1厘米的石墨圆盘和稀土磁体，设计了反磁悬浮转子。通过实验和数学分析证明，只要系统完美ct轴对称，可完全消除涡流阻尼。如果能够减慢旋转速度，转子的运动将进入量子态，为宏观量子研究提供新的平台。最新设计在理想条件下完全消除了涡流阻尼。研究团队表示，改进后的自由浮动转子有望成为毫米级甚至高微米级传感器的关键部件。它可用于高灵敏度陀螺仪，还可以在低温下进入量子态，探索真空引力效应等宏观量子现象。
