在微波爐中使用水果進行的派對技巧可能會導致微波輻射探測器更加靈敏,並應用於暗物質探測、和衛星通訊。在摻雜鑽石的兩側添加一對葡萄似乎是一種奇怪的習慣,但它可能標誌著改進感測器的低成本途徑。
1990年代掀起一股好奇熱潮科學呆子的時代,在後來的幾十年裡透過 YouTube 影片得以復興。如果將一顆葡萄幾乎切成兩半,但不是完全切成兩半,然後放入微波爐中,它通常會產生等離子體,產生令人印象深刻的光芒並伴隨火花。不幸的是,它有時也會損壞微波爐,但為了讓你的朋友驚嘆並引起他們的興趣,這是一個很小的代價,對嗎?
儘管這項發現很快就提出了物理解釋,但許多解釋是相互矛盾的,或者透過進一步的測試很容易被反駁。經過20多年的嚴謹研究。麥考瑞大學博士生阿里法瓦茲和同事意識到,雖然等離子體本身可能沒有用處,但產生它的原因表明葡萄可能會增強量子感測器的能力。他們現在已經用合適的葡萄證明了這種方法的有效性。
「雖然先前的研究著眼於引起等離子體效應的電場,但我們表明,葡萄對還可以增強磁場,這對於量子感測應用至關重要,」法瓦茲在一份報告中說陳述。
法瓦茲在超市買了葡萄,但他的其他設備有點花俏。
「純鑽石是無色的,但當某些原子取代碳原子時,它們可以形成所謂的具有光學特性的『缺陷』中心,」Sarath Raman Nair 博士說。中的氮空位中心就像微小的磁鐵一樣,我們可以將其用於量子感測。當綠色雷射照射在這些奈米鑽石上時,它們會發出紅光,其亮度與磁場成正比。
磁場的放大使感測器能夠檢測到更微妙的影響,這就是葡萄發揮作用的地方。
葡萄引起的等離子體被解釋為葡萄充當微波諧振器的結果,其形狀在內部儲存了電場,產生了等離子體形成的熱點。法瓦茲懷疑,當使用微波輻射觸發奈米鑽石檢測的磁場時,伴隨的磁場會很有用。
「我們發現,當我們添加葡萄時,微波輻射的磁場會變得兩倍強,」法瓦茲說。
某些葡萄品種只要具有適當的糖濃度或風味分子,效果最好,這一想法具有浪漫的吸引力,促使科學家在葡萄園中尋找完美的放大器。我們很抱歉打破了任何人夢想資助的葡萄種植區旅行的幻想,但法瓦茲說這是不可能的。
「這種方法之所以有效,是因為葡萄主要是由水製成的,」法瓦茲告訴 IFLScience。 「它具有高折射率,使葡萄能夠充當諧振器。由於內部和外部空氣之間介電常數的跳躍,波浪在葡萄內部反彈。
法瓦茲補充道,糖和任何其他雜質“有助於吸收”,因此會降低而不是增強效果。袋裝純淨透過某種膜結合在一起可能會做得更好,但並不那麼容易獲得。
葡萄的主要標準是大小和形狀。 27 毫米(1.06 吋)的長度非常適合 Fawaz 使用的微波爐。 17 毫米(0.7 英寸)的寬度被證明是合適的,但最重要的是放置在探測器兩側的兩顆葡萄的尺寸要匹配。其他水果如果尺寸合適且封閉的話也可能有效,但它們不太可能對葡萄有太大的改善,如果有的話。
「水在集中微波能量方面實際上比藍寶石更好,但它也不太穩定,並且在過程中損失更多能量。這是我們要解決的關鍵挑戰,」法瓦茲在新聞稿中說。
儘管引發這股熱潮的是使用切碎的葡萄,但這並不是必需的,除非是為了使等離子體更加明顯。對於法瓦茲的目的來說,這只會確保葡萄更快乾燥。
Fawaz 向 IFLScience 解釋說,需要微波感測器的原因是,“在大多數量子系統中,我們使用微波場來操縱自旋。”目標是使粒子相干地相互作用,這需要將它們耦合到場。此類系統的狀態對磁場、溫度和壓力敏感,因此可用作所有這些系統的感測器。
最先引起人們注意這現象的火花是葡萄等離子體熱點中金屬離子之間跳躍的電荷。當火花失去控制時,一些烤箱被毀壞了。
Fawaz 告訴 IFLScience,他的研究是使用遠不如微波源強大的微波源完成的。,所以損壞不是問題。他無法證實如果同時將一杯水放入微波爐中,吸收足夠的微波爐來保護烤箱,演示就可以安全進行的傳言。
該研究發表在開放獲取應用物理評論。