Znanstveniki pojasnjujejo paradoks kvantnih sil v nanodelcih (2)

logo

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

Celotna PDF revija brezplačno!

Sorodni članki

Zadnji članki

3D natisnjeni notranji organi

3D natisnjeni človeški organi so natisnjeni tako, da jih lahko uporabljajo študenti medicine. Organe so natisnili s posebnim poudarkom na ustreznih barvah posameznega organa....

Kako naredijo moderne ležaje

Izdelava krogličnih ležajev: https://www.youtube.com/watch?v=T53zdMvOPmE

Svet mehatronike 40

Pozdravljene drage bralke in dragi bralci! Plastika je povsod okrog nas in še kako pomembno je, da jo čim več recikliramo. Ne samo zaradi skrbi za okolje, pač pa tudi zaradi skrbi za energente in vire, ki bi jih porabili s proizvodnjo nove plastike.

Želite biti na tekočem z najnovejšimi novicami?

Radi bi vas slišali! Prosimo, izpolnite svoje podatke in ostali bomo v stiku. Tako preprosto je!