这可能会让人联想到,2016 年一位以色列科学家独自在实验室里证明“霍金辐射”,也就是黑洞所产生的辐射效应,而他当时就使用声波来代替粒子模拟这种辐射现象。声波和粒子虽然是两种完全不同的东西,但通过类比,却可以用来证明霍金辐射的存在。这个使用和 IBM 团队构想有着异曲同工之妙:即用温度梯度来类比引力效应。
图丨以色列理工学院科学家 Jeff Steinhauer 在实验室中模拟黑洞,试图证明“霍金辐射” “没有人会怀疑能量辐射与引力场之间的关联,” 哈佛大学物理系教授 Subir Sachdev 说道,“但要观察到引力效应几乎是不可能的。你需要找到一个非常强大的引力场,直播,简单的说,你可能需要靠近一个黑洞。” 但 IBM 的研究团队为何会如此着迷于这个看似不可能的研究?其实这次的发现除了可以证明时空曲率对粒子的影响之外,还有最重要的一点就是:如果能对自由电荷达到这种程度的控制,其在技术领域的潜在应用将是难以想象的,尤其是在改良目前如晶体管这类电子元器件的性能方面。 一直以来,人们都在考虑是否能通过改变发电介质的温度,来实现热梯度发电。但 Gooth 表示这会是一个效率非常低下的过程,因为普通的电子并不利于热转换过程。“但现在,这种引力反常能让我们规避电子的某些限制,并让热转换效率变得非常高。”Gooth 说道。
图丨IBM 研究院的Johnannes Gooth 如果说上面说的这些原理都太过复杂,那我们举个简单的例子:在未来某一天,当你的手机没电时,只需要在裤子上蹭几下就行了…… 当然,大部分专家都表示,这种级别的应用在短期内还是“天方夜谭”,毕竟IBM 的研究者们是在一套“非常规”系统中观察到了“非常规”现象。 但这并不影响人们天马行空的想象,或许这种现象可能在别处也存在呢? “这种引力反常是一种普遍规律,存在于几乎所有的物理系统中。大到早期宇宙,小到我们日常使用的晶体管。”Gooth 说道。 图丨华盛顿大学物理学家 Boris Spivak 不过,并非所有人都相信 IBM 团队观察到的就是轴向引力反常。华盛顿大学物理学家 Boris Spivak 认为,轴向引力反常并不存在于外尔半金属,温度梯度并不能诱导电子在两种不同手性的准粒子之间转变。“研究人员所观测到的电流只不过是磁场的结果,即十分平常的热电效应,是由温度梯度导致的电流。” Spivak 说道。 但 Gooth 和他的同事们并不认同 Spivak 的说法。他们表示,由温度导致的引力反常有着很强的理论支持。量子材料中引力反常的出现将会打开全新的物理学领域。 IBM 也希望从本次研究成果中获益,由于引力效应能在磷化铌晶体中产生电流,而许多元件恰好需要利用温度梯度来产生电能,因此可以利用该研究成果来极大提高电子设备的工作效率 。 -End- 参考: https://www.nature.com/news/big-bang-gravitational-effect-observed-in-lab-crystal-1.22338
DOI:10.1038/nature.2017.22338 (责任编辑:本港台直播) |