Фундаментальный закон физики не прошел тест. Объясняем, что случилось

Когда законы отказываются работать – это может предвещать новые открытия. Это может повлиять не только на понимание атомной физики, но и на понимание Вселенной: от климатических моделей, до образования планет.

И вот закон излучения Планка, который помогает понять процесс лучистого теплообмена, подтверждался в течение сотни лет активных испытаний. Но последнее исследование показало, что при использовании очень маленьких объектов он перестает работать.

Один из основных законов квантовой физики был протестирован на наноразмерных объектах учеными из Вирджинии и Мичигана.

Результаты показали, что нанообъекты могут поглощать и излучать тепло с гораздо большей эффективностью, чем это могут объяснить современные модели. Цифры отличаются почти в сто раз от предполагаемых.

А теперь чуть понятнее:

С древних времен люди понимали, что горячая вещь излучает свет. Через некоторое время стало понятно, что цвет зависит от температуры.

В 20 веке ученые изучили корреляцию цвета и температуры, наблюдая сквозь небольшое отверстие за цветом нагретого черного ящика, измерив излучение «абсолютно черного тела».

Вывести простые формулы, чтобы объяснить длину световых волн и их температуру оказалось не так просто, поэтому Макс Планк подошел к этому с другой стороны. Он сделал предположение, противоречащее классической физике, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций (квантов) энергии, величина которых связана с частотой излучения.

Закон Планка сообщает теорию, описывающую максимальную частоту, при которой тепловая энергия может испускаться от объекта при данной температуре.

Это отлично работает для видимых объектов, находящихся на видимом расстоянии друг от друга. Но что если мы поставим эти объекты рядом, так что пространство между ними меньше, чем одна длина волны испускаемого света?

Физики, хорошо разбирающиеся в динамике электромагнетизма, уже знают, что в этой области происходят странные события, известные как область «ближнего поля». При которых связь между электрическим и магнитным аспектами электромагнитного поля становится более сложной.

Но что если не просто приблизить объекты друг к другу, а еще и сделать их очень маленькими?

Ученые взяли две мембраны нитрида кремния толщиной всего в пол микрона, их поставили на расстоянии друг от друга, которое помещало их в «дальнее поле», чтобы проверить корректность действия закона Планка.

И эксперимент показал, что скорость передачи энергии на самом деле в 100 раз выше, чем предсказывает закон Планка.

Источник: Sciencealert.com