Casimirjeva (imenovana po danskem fiziku Hendriku Casimirju) sila, ki jo povzročajo elektromagnetna nihanja, vpliva tudi na delovanje mikro naprav, ki se uporabljajo v sodobni tehnologiji. Gre za privlačno silo, ki deluje med dvema površinama v vakuumu. Takšno interakcijo med električno nevtralnimi telesi, ki se nahajajo na razdalji, ki je manjša od enega mikrometra, je sredi 20. stoletja teoretično opisal akademik Evgeny Lifshitz. V nekaterih primerih pa je bila Lifshitzova teorija v nasprotju z eksperimentalnimi rezultati. Skrivnostni paradoks je bil odkrit v postopku natančnih meritev Casimirjevih sil v nanodelcih.
Slika: Raziskovalci s Politehniške univerze Petra Velikega v Sankt Peterburgu (SPbPU) predlagajo nov pristop za opis interakcije kovin z elektromagnetnimi nihanji (z naključnimi izbruhi električnega in magnetnega polja). Dobljeni rezultati se uporabljajo tako v osnovni fiziki kot za ustvarjanje nanodelcev za različne namene. Članek je bil objavljen v European Physical Journal C. * Slika je iz Pixabay / CC0 in je v javni lasti
“Napovedi Lifshitzove teorije so se ujemale z rezultati meritev le v primerih, ko pri izračunih niso bile upoštevane energijske izgube prevodnih elektronov v kovinah. Te izgube pa obstajajo, saj je splošno znano, da električni tok segreva žico, po kateri teče! V literaturi se takšna situacija imenuje Casimirjeva uganka, “pojasnjuje Galina Klimchitskaya, profesorica na Inštitutu za fiziko, nanotehnologijo in telekomunikacije SPbPU.
Znanstveniki Politehniške univerze so hkrati upoštevali energijske izgube elektronov v kovinah in dosegli ujemanje med napovedmi Lifshitzove teorije in visoko natančnimi meritvami Casimirjeve sile. Nov pristop, ki opisuje interakcijo kovin z elektromagnetnimi nihanji, upošteva dejstvo, da obstajata dve vrsti nihanj: realna nihanja (podobna opazovanim elektromagnetnim poljem) in tako imenovana virtualna nihanja, ki jih ni mogoče neposredno opazovati (podobno kot virtualni delci, ki tvorijo kvantni vakuum).
“Predlagani pristop vodi k približno enakemu prispevku resničnih nihanj k Casimirjevi sili kot običajni, vendar bistveno spremeni delež virtualnih nihanj. Kot rezultat tega pristopa se Lifshitzova teorija sklada z eksperimentom, pri tem pa upošteva izgube energije elektronov v kovinah, “pravi Vladimir Mostepanenko, profesor na Inštitutu za fiziko, nanotehnologijo in telekomunikacije SPbPU.
Objavljeni rezultati se nanašajo na nemagnetne kovine. V prihodnosti nameravajo raziskovalci razširiti rezultate tudi na materiale s feromagnetnimi lastnostmi. Tako bo priložnost za zanesljiv izračun in ustvarjanje še več miniaturnih nanodelcev, ki delujejo pod vplivom Casimirjevih sil.
Vir:
https://phys.org/news/2020-10-scientists-paradox-quantum-nanodevices.html
