科学家验证可应用于传感器的超流体持续运动现象

永恒运动(Perpetual motion)在传统物理定律中是行不通的，但在量子(quantum)世界里，无摩擦力(frictionless)运动却是可能的。例如，由超导线(superconducting wire)构成的一个闭锁回就能够展示永恒运动现象──尽管这只是电子在无摩擦力的导线回路中运动。而如果这种无摩擦力运动能透过流体(fluid)来证实，那么超流体(superfluidity)就能够在一个圆环(torus)上实现原子的无摩擦力运动，因而制造出超高灵敏度的旋转(rotational)传感器。

现在，美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology，NIST)和美国Maryland大学的联合量子学院(Joint Quantum Institute)，已经证明了超流体的无摩擦力运动，尽管距离永恒运动还很遥远──该研究团队使用了一种称为Bose"Einstein浓缩物(condensate)、温度非常低的物质形态，实现了一种称为「持续运动(persistent motion)」的概念验证。NIST预测，这种与超导体中电子无摩擦力运动非常相似的超流体量子效应，最终可实现实际应用，例如用来制造使用常规原材料无法实现的超灵敏导航传感器。

Bose"Einstein浓缩物是科学家爱因斯坦(Albert Einstein)所预言，在1925年由Satyendra Nath Bose构想出来，直到1995年才在实验室中被证实。Bose"Einstein浓缩物是一种物质状态，温度非常低，以至于其中所有的原子都处于最低能量状态，因而在宏观状态(macroscopic scale)下能展现量子效应。该种物质由玻子(bosons)组成，由于两者特性相似，通常与电磁波相提并论；该种物质也被称超流体，可不受彼此碰撞的摩擦力影响而运动。

自从Bose"Einstein浓缩物被第一次证明确实存在，这种超流体也成为全世界不少科学实验室的热门研究题目。例如Amsterdam大学就曾展示过一种Bose"Einstein浓缩物单芯片；而NIST则是这些实验室中第一次将其应用于永恒运动现象的概念验证。

NIST的论证关键，在于使用磁场形成一个圆环来盛放低温钠(sodium)原子，并利用雷射来搅动钠原子产生运动。不过到目前为止，NIST所实验的「持续运动」现象只能维持10秒钟；未来研究人员将致力延长原型的运动时间，并制造爆炸(burst)来搅动流体以补偿动量损失，以实现制造超高灵敏度导航传感器芯片的目标。