Исследован классический аналог эффекта Казимира

Ученые из Германии провели первые прямые измерения «критического эффекта Казимира» - классического аналога квантового явления, заключающегося в притяжении двух незаряженных проводящих пластин под действием квантовых флуктуаций в вакууме.

Предсказанный в 1978 году Майклом Фишером (Michael Fisher) критический эффект Казимира проявляется в смешанных жидкостях, находящихся вблизи критической точки двухфазного равновесия жидкость-пар. Жидкая смесь, приближающаяся к критической точке, постепенно начинает разделяться на составляющие ее части, размер и форма которых меняются хаотически подобно флуктуациям электромагнитного поля в вакууме.

И подобно квантовому эффекту Казимира, две твердые поверхности, помещенные рядом друг с другом в такую жидкость, будут накладывать на нее определенные граничные условия, т.к. только одна фаза жидкой смеси может граничить с ними. В результате между пластинками возникает притягивающая сила.

Для экспериментального исследования критического эффекта Казимира д-р Клеменс Бечингер (Clemens Bechinger) и его коллеги из университета Штутгарта использовали метод микроскопии полного внутреннего отражения, который позволяет измерять малые силы до одного фемтоньютона (10^-15 Н).

Исследователи измеряли силу притяжения полистирольного шарика диаметром 3 мкм к внутренней поверхности стеклянного цилиндра, заполненного смесью воды и 2,6-литидина, критическая температура которой составляет 34 С. Ученые направляли луч лазерного излучения на внешнюю поверхность цилиндра под острым углом к ней. При отражении излучения внутрь цилиндра могли проникать только быстрозатухающие «исчезающие волны» (evanescent waves).

Измеряя рассеяние исчезающих волн на полистирольном шарике, ученые определяли изменение расстояния между ним и стеклянной поверхностью. Полученные данные использовались для вычисления силы Казимира, которая оказалась равной 6 фН, сообщает PhysicsWorld.

Ученые установили также, что использование различных покрытий для взаимодействующих поверхностей может привести к возникновению отталкивающей силы между ними. По мнению исследователей, это явление может применяться для уменьшения трения, вызванного квантовым эффектом Казимира, в наноэлектромеханических системах.