Πέμπτη, 3 Οκτωβρίου 2013

Νέες μετρήσεις του φαινομένου Casimir


Ερευνητές των πανεπιστημίων Indiana και Purdue (IUPUI) στις ΗΠΑ, εκτελούν τις πιο λεπτομερείς μετρήσεις ενός γνωστού κβαντικού φαινομένου, βρίσκοντας αναπάντεχα αποτελέσματα.

Το φαινόμενο Casimir

Στο τέλος της δεκατείας του ’40, ο Ολλανδός φυσικός Hendrik Casimir στα πλαίσια μιας έρευνας για την εταιρία που εργαζόταν εκείνο το διάστημα ανακάλυψε μια περίεργη, άγνωστη μέχρι τότε δύναμη που αναπτύσσεται μεταξύ δύο αφόρτιστων παράλληλων πλακών που τοποθετούνται σε πολύ κοντινή απόσταση.

Τα θεωρητικά του αποτελέσματα έδειχναν πως ακόμη και στο κενό και εν απουσία οποιουδήποτε άλλου πεδίου, αναπτύσσεται μία δύναμη μεταξύ των δύο πλακών. Αναφέροντας τα αποτελέσματα του στον Niels Bohr, λέγεται πως εκείνος αμέσως υπέδειξε πως το φαινόμενο αυτό είχε να κάνει με την ενέργεια του κενού, ένα θέμα που εκείνο τον καιρό απασχολούσε τους φυσικούς. Βασισμένος σε αυτή την παρατήρηση, ο Casimir ανέλυσε σε μία σειρά τριών άρθρων το ομώνυμο φαινόμενο.
Από τη σκοπιά της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής, το φαινόμενο εξηγείται από τη μεταβολή της ενέργειας κενού, όταν οι δύο πλάκες έρχονται κοντά. Μια πιο περιγραφική διατύπωση γίνεται με τη βοήθεια εικονικών σωματιδίων, που μπορούν να δημιουργηθούν ανά ζεύγη ακόμη και στο κενό. Τα εικονικά αυτά σωματίδια (φωτόνια στην προκειμένη περίπτωση), δημιουργούν πιέσεις στις πλάκες καθώς προσπίπτουν σε αυτές, οι οποίες στη θεωρία μπορεί να είναι είτε ελκτικές είτε απωστικές.
Διάγραμμα που αναπαριστά την πειραματική διάταξη που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της δύναμης Casimir, μεταξύ μιας μεταλλικής σφαίρας και ενός κομμάτι μετάλλου με τραχιά επιφάνεια και πολύ μικρές διαστάσεις.

Συνέπειες στη νανοτεχνολογία

Αν και το φαινόμενο Casimir δεν μας επηρεάζει στις γνώριμες μας κλίμακες, σε συστήματα νανοτεχνολογίας μπορεί να έχει σημαντικές συνέπειες, κάνοντας τα να συμπεριφέρονται αλλοπρόσαλλα, εάν δε ληφθεί υπόψη. Για το λόγο αυτό, εκτελούνται πειράματα προκειμένου να κατανοηθεί πλήρως ειδικά από τη στιγμή που η κατασκευή νανοσυστημάτων εισδύει στη βιομηχανία με αυξανόμενο ρυθμό.
Στην έρευνά τους που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature Communications, οι επιστήμονες από το IUPUI, αναφέρουν πως κατάφεραν να περιορίσουν την ισχύ του φαινομένου σε αναπάντεχα χαμηλά όρια, πολύ χαμηλότερα από οποιαδήποτε άλλη έρευνα. «Βασιζόμενη σε προηγούμενα αποτελέσματα, η έλξη που ανακαλύψαμε εδώ δε θα έπρεπε να έχει μειωθεί τόσο», εξηγεί ο καθηγητής Ricardo Decca. «Υπήρχε ακόμη έλξη αλλά σε άλλη κλίμακα μεγέθους».

Οι ερευνητές κατάφεραν να περιορίσουν το φαινόμενο χρησιμοποιώντας μια πρωτότυπη διάταξη, μετρώντας τη δύναμη Casimir μεταξύ μιας μεταλλικής σφαίρας και ενός κομμάτι μετάλλου με τραχιά επιφάνεια και πολύ μικρές διαστάσεις. Στην απόσταση των 500 νανόμετρων, η αλληλεπίδραση της σφαίρας με το μέταλλο ήταν λιγότερη από το μισό της αναμενόμενης.
Οι θεωρητικοί φυσικοί διαφωνούν για το εάν είναι δυνατόν να επιτευχθεί μια απωστική δύναμη Casimir στην πράξη, αλλά τα συγκεκριμένα αποτελέσματα ίσως αλλάξουν την πειραματική προσέγγιση δείχνοντας προς αυτή την κατεύθυνση. Σε κάθε περίπτωση, η συγκεκριμένη εργασία ανοίγει νέες προοπτικές για τη μελέτη του φαινομένου και την εκμετάλλευσή του σε νανοσυστήματα.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...