研究人员将一个微小的纳米金刚石颗粒与激光器悬浮在真空室中，首次使用该技术检测和测量其“扭转振动”，这一进步可以带来新型传感器和量子力学研究。

　　该实验代表了经典卡文迪什实验中使用的扭转天平的纳米级版本，该实验于1798年由英国科学家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)执行，该实验确定了牛顿的引力常数。将两端的两个铅球平衡的杆悬挂在细金属线上。作用在两个砝码上的重力导致线和杆扭曲，并且测量这种扭转 - 或扭转 - 以计算重力。

　　在新实验中，在真空室中由激光束悬浮的椭圆形纳米金刚石起到与棒相同的作用，并且激光束在卡文迪什的实验中起到与线相同的作用。

　　“纳米金刚石取向的变化导致激光束的偏振扭曲，”普渡大学物理与天文学和电子与计算机工程助理教授李同仓说。“扭转平衡在现代物理学的发展中发挥了历史性的作用。现在，真空中的光学悬浮椭圆形纳米金刚石提供了一种新的纳米级扭转平衡，其灵敏度将提高许多倍。”

　　周四(9月15日)在“ 物理评论快报 ”杂志上发表的一篇论文详细介绍了调查结果。

　　“这是纳米粒子在真空中悬浮的扭转运动的第一次实验观察，代表了一种非常灵敏的扭矩检测器，”李说。“原则上，我们可以检测到单个电子或单个质子上的扭矩。”

　　该论文由Purdue博士后研究员Thai M. Hoang撰写; 来自中国清华大学的岳马学生; 普渡大学的研究生Jonghoon Ahn和Jaehoon Bang; 普渡大学物理学和天文学教授Francis Robicheaux; 尹章琦，清华大学助理研究员; 和李。

　　本文详细介绍了扭转振动的检测，使用该技术进行扭矩传感的建议，以及实现扭转“基态冷却”，这有助于研究量子理论，实现量子信息处理和高精度测量的潜在应用。用于传感器。

　　这种冷却减少了振动分子和原子引起的“噪音”，使得精确测量扭矩和探测运动与电子“旋转”之间的关系成为可能。电子可以被认为具有两个不同的自旋状态，“向上”或“向下”，并且这种现象可以用于未来的量子模拟中。

　　该论文包括实验和理论部分。

　　“在实验上，我们观察到扭转运动，理论部分是如何冷却运动以实现量子基态的建议，”李说。

　　纳米金刚石的直径约为100纳米，或大约是病毒的大小。未来的研究将包括实现基态冷却的努力。

　　该研究得到了国家科学基金会和国家自然科学基金的支持。