La fuerza es fuerte no solo en la historia de Star Wars sino también como una propiedad fundamental en física. Por ejemplo, los científicos pueden poner dos placas de metal sin carga juntas en el vacío, y "¡voilá!" - se atraerán entre sí.
En 1948, el físico teórico holandés Hendrick Casimir predijo por primera vez una fuerza atractiva responsable de este efecto, más tarde apodado el efecto Casimir. Medio siglo después, en 1996, Steve Lamoreaux midió experimentalmente la fuerza de Casimir por primera vez enLaboratorio Nacional de Los Alamos.
Pero al igual que el lado claro y oscuro de la fuerza en Star Wars, los científicos se han preguntado, ¿puede haber un tipo de fuerza Casimir igual pero opuesta?
"Entre dos materiales similares, esta fuerza siempre corresponde a una fuerza atractiva de Casimir, independientemente de los materiales mediadores", dijo el físico de la Universidad Estatal de Arizona, Frank Wilczek. "Sin embargo, en principio, la fuerza de Casimir puede ser repulsiva".
Wilczek explica que generar una fuerza repulsiva de Casimir ha generado un gran interés en aplicaciones prácticas como la industria de los semiconductores, ya que los chips se han vuelto cada vez más pequeños con características de escala atómica.
"En los últimos años, la gente ha dedicado esfuerzos sustanciales a realizar fuerzas repulsivas de Casimir, especialmente con miras a aplicaciones en nano-dispositivos y coloides, que pueden contener partes cercanas que uno quiere mantener separadas".
Ahora, Wilczek, junto con su colega Qing-Dong Jiang de la Universidad de Estocolmo, han demostrado por primera vez que la fuerza de Casimir puede invertirse y hacerse repulsiva, sintonizable o mejorada, dependiendo de las propiedades del material insertado entre las placas.
"Encontramos que la fuerza de Casimir puede, en función de la distancia, oscilar entre atractivo y repulsivo, y que puede ajustarse mediante la aplicación de un campo magnético externo", dijo
Wilczek, profesor de física en ASU que también tiene citas de facultad en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de Estocolmo.
Lejos de ser una ciencia sobre nada, el "material" dentro del espacio vacío de las aspiradoras entre las dos placas de metal, debido a los efectos cuánticos, en realidad son ríos repletos de una fuerza invisible: ondas electromagnéticas que contienen energía sin explotar.Efecto Casimir, a medida que las placas se mueven juntas, algunas de las ondas en el vacío se exprimen gradualmente, dando más energía a su entorno y causando la fuerza de atracción.
El vacío está lleno de fluctuaciones cuánticas del campo electromagnético, fotones virtuales que aparecen y desaparecen, que se supone que se comportan de la misma manera. Para hacer que las placas sean repulsivas y ajustables, Wilczek y el colega de la Universidad de Estocolmo Qing-Dong Jiang insertó un material entre las placas que rompe este comportamiento. Este material "quiral" quiral proviene de la palabra griega que significa mano causa dos tipos de fotones que difieren como su mano izquierda y derecha, o en este caso, derecha yfotones polarizados circulares a la izquierda. El material hace que los fotones tengan velocidades diferentes que pueden transferir una cantidad diferente de impulso a las placas.
Wilczek y Jiang calcularon la fuerza de Casimir entre dos placas para dos tipos de materiales quirales intervinientes y a diferentes temperaturas. Descubrieron que la fuerza podía ajustarse cambiando la distancia entre las placas o cambiando la fuerza de un campo magnético aplicado.descubrió que hacer estos ajustes podría producir una fuerza de Casimir repulsiva más de tres veces más fuerte que la fuerza de atracción para la misma configuración en el vacío.
"La clave para realizar fuerzas repulsivas de Casimir entre objetos similares es insertar un material quiral intermedio entre ellos", dijo Wilczek. "La fuerza quiral de Casimir tiene varias características distintivas: puede ser oscilatoria, su magnitud puede ser grande y puedepuede variar en respuesta a campos magnéticos externos "
Su esperanza es que estos resultados brinden a los físicos e ingenieros interesados en semiconductores y nanodispositivos una nueva forma de explorar los comportamientos y propiedades de diferentes materiales a nivel cuántico.
"A través de la conexión de esta fuerza con propiedades de material medibles independientemente, se obtiene una gran cantidad de fenómenos predichos que reflejan directamente los efectos macroscópicos de las fluctuaciones cuánticas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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