Позолоченная сфера плавает над кварцевой пластинкой (слева) в бромбензоле. Справа кварцевая пластина заменена на золотую и сфера утонула. Изображение авторов исследования

В лаборатории впервые получен отталкивающий эффект Казимира

В основу опыта положен "обычный" эффект Казимира. Типичным примером его работы (хотя возможны и более сложные проявления эффекта, например, в жидкости) является следующий: две металлические пластины без собственного заряда помещаются в вакуум на расстояние менее 100 нанометров. При этом между ними возникает сила взаимного притяжения.

В рамках исследования ученые поместили позолоченную сферу над кварцевой пластиной в бромбензол (жидкость C₆H₅Br). Эффект Казимира возникал не только между сферой и пластиной, но между ними и жидкостью. При этом бромбензол "втягивался" в зазор между объектами, поддерживая сферу на плаву.

Возможность подобного отталкивающего эффекта Казимира была предсказана достаточно давно, однако впервые была проверена на практике. Отметим, что в случае замены кварцевой пластинки на золотую сила притяжения оказывалась сильнее "втягивающей" силы бромбензола и сфера тонула.

Эффект Казимира был предсказан Хендриком Казимиром в 1948 году. Одним из объяснений сути явления может служить следующее. В квантовой механике вакуум не является пустотой - в нем постоянно происходит рождение и уничтожение виртуальных частиц, в частности виртуальных фотонов. Эти объекты, являющиеся переносчиками электромагнитного взаимодействия, вызывают виртуальные колебания магнитного поля.

В вышеупомянутом примере между проводящими пластинками колебания с некоторыми частотами попадают в резонанс и усиливаются, а остальные подавляются. При этом, за счет исчезновения некоторых колебаний, создается своего рода "отрицательное давление" - колебания извне заставляют пластинки сближаться.

По словам исследователей, их результаты пригодятся при создании наномоторов, в которых между деталями будут расстояния, характерные для данного эффекта. Кроме этого, ученые считают, что их результаты позволят создавать микроскопические "компасы" (плавающие в жидкости кусочки магнитов), которые смогут измерять направление сверхслабых магнитных полей.

Ссылки по теме
- В Ирландии поставили пьесу о бозоне Хиггса - Lenta.ru, 11.01.2009
- Ученые разработали квантовые наномоторы - Lenta.ru, 16.12.2008
- Ученые создали новый тип лазера - Lenta.ru, 24.12.2008

Сайты по теме
- Гарвардский университет
- Статья про эффект Казимира в Википедии