Este es un experimento lindo y que tardó mucho tiempo (publicado en 2013). Las partículas que giran y levitan en trampas ópticas (conocidas como pinzas ópticas) han existido durante mucho tiempo. Estos experimentos se realizaron generalmente en fluidos, lo que limitó su velocidad de rotación. Sin embargo, atrapar micro partículas en el vacío eliminaría la fricción y permitiría que el centrifugado alcanzara su límite de material. En este caso, la esfera de 4 micrómetros de diámetro logró alcanzar 600 millones de RPM antes de que las fuerzas centrífugas (pseudo) rompieran la esfera.
Un poco de historia. Este experimento utilizó una forma de carbonato de calcio, llamada vaterita, que se puede cultivar en solución en forma microesférica. Las esferas son birrefringentes y pueden rotarse utilizando luz polarizada circularmente. Estos materiales fueron sintetizados originalmente por un amigo mío en nuestro laboratorio de pinzas láser en Queensland y se usaron para demostrar microrheología usando el mismo método de torque óptico.
Además, atrapar partículas microscópicas en un rayo láser enfocado es un método de captura óptica bien establecido que se puede utilizar en un líquido, aire o vacío para atrapar y levitar las partículas. Es algo parecido a un rayo tractor en películas de ciencia ficción, excepto que realmente solo funciona para partículas microscópicas, por desgracia. La combinación de las tecnologías de captura por láser en una cámara de vacío, con pequeñas perlas de vaterita que pueden ser convenientemente torsionadas ópticamente usando luz polarizada circularmente, conduce al experimento en cuestión.
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La velocidad tangencial de la superficie de la esfera es de aproximadamente 120 m / s (es decir, aproximadamente 300 km / h, ni siquiera tan rápido como un supercoche moderno), que es muy inferior a c = 300 millones de m / s. Por lo tanto, el estrés de un objeto que gira tan rápido se vuelve demasiado antes de que la superficie esté cerca de la velocidad de la luz. Esto es menos que la velocidad de la luz por un factor de alrededor de 3 millones.
Dato curioso: debido a que la esfera vaterita es aproximadamente 10 mil veces más pequeña que la rueda de un supercoche, la fuerza centrífuga es 10 mil veces más fuerte en la superficie. No es de extrañar que falle a esa velocidad.
Puede ser interesante intentar hacer girar moléculas grandes, como una fullerina de Buckminster, en una trampa para ver a qué velocidad de rotación fallan los enlaces moleculares (aunque atrapar objetos nanométricos tales moléculas no es sencillo, ni las mide). Puede ser una buena prueba de nuestro conocimiento del enlace de carbono sp2 …
Sin embargo, hacer girar cualquier cosa en un entorno de laboratorio se encontrará con límites materiales mucho antes de que los efectos relativistas entren en juego.
Cualquier prueba real de relatividad vendrá de objetos celestes giratorios gravitacionalmente unidos, como los agujeros negros.
