Casimir-kraft bruges til at kontrollere og manipulere objekter

Et samarbejde mellem forskere fra University of Western Australia og University of California Merced har givet en ny måde at måle små kræfter på og bruge dem til at kontrollere objekter.

Forskningen, udgivet i dag i Naturfysik , blev i fællesskab ledet af professor Michael Tobar, fra UWA's School of Physics, Matematik og computing og chefforsker ved Australian Research Council Center of Excellence for Engineered Quantum Systems og Dr. Jacob Pate fra University of Merced.

Professor Tobar sagde, at resultatet er en ny måde at manipulere og kontrollere makroskopiske objekter på en ikke-kontaktende måde, tillader øget følsomhed uden at tilføje tab.

Engang troede man kun at have akademisk interesse, denne lille kraft - kendt som Casimir-kraften - tiltrækker nu interesse for områder som metrologi (videnskaben om måling) og sansning.

"Hvis du kan måle og manipulere Casimir-kraften på objekter, så får vi evnen til at forbedre kraftfølsomheden og reducere mekaniske tab, med potentiale til i høj grad at påvirke videnskab og teknologi, " sagde professor Tobar.

"For at forstå dette, vi er nødt til at dykke ned i kvantefysikkens underlighed. I virkeligheden eksisterer der ikke et perfekt vakuum - selv i et tomt rum ved nul temperatur, virtuelle partikler, som fotoner, flimre ind og ud af tilværelsen.

"Disse udsving interagerer med genstande placeret i vakuum og forstærkes faktisk i størrelsesorden, når temperaturen øges, forårsager en målbar kraft fra "intet" - ellers kendt som Casimir-styrken.

"Det er praktisk, fordi vi lever ved stuetemperatur. Vi har nu vist, at det også er muligt at bruge kraften til at lave seje ting. Men for at gøre det, vi er nødt til at udvikle præcisionsteknologi, der giver os mulighed for at styre og manipulere objekter med denne kraft. "

Professor Tobar sagde, at forskere var i stand til at måle Casimir-kraften og manipulere objekterne gennem et præcist mikrobølgefotonisk hulrum, kendt som et re-entrant hulrum, ved stuetemperatur, ved at bruge en opsætning med en tynd metallisk membran adskilt fra det re-entrant hulrum, udsøgt kontrolleret til nogenlunde bredden af ​​et støvkorn.

"På grund af Casimir-kraften mellem objekterne, den metalliske membran, som bøjede frem og tilbage, fik sine fjederlignende svingninger væsentligt modificeret og blev brugt til at manipulere egenskaberne af membranen og re-entrant kavitetssystem på en unik måde, " han sagde.

"Dette tillod størrelsesordener af forbedringer i kraftfølsomhed og evnen til at kontrollere den mekaniske tilstand af membranen."