Η κβαντική άπωση θα μπορούσε να καταστήσει ακόμη πιο λεπτές τις νανοσυσκευές

Πηγή: Discovery News, 8 Ιανουαρίου 2009

Από όλα τα αινιγματικά φυσικά φαινόμενα που προβλέφθηκαν και εξηγήθηκαν από την κβαντομηχανική, ένα από αυτά που δεν τα καταλαβαίνει ο ανθρώπινος νους, είναι ότι οι διακυμάνσεις στο κενό μπορούν να ασκήσουν δυνάμεις σε αντικείμενα - σαν αυτά τα αντικείμενα να αισθάνονται κάτι από το τίποτα. Ακόμη και στον κενό χώρο υπάρχουν δονήσεις της ενέργειας και μερικές φορές αυτές οι μικροσκοπικές διακυμάνσεις δρουν με αποδείξιμους τρόπους. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το γνωστό φαινόμενο Casimir, που προβλέφθηκε το 1948 από τον ολλανδό φυσικό Hendrik Casimir, στο οποίο οι κβαντικές διακυμάνσεις δημιουργούν μια ελκτική δύναμη ανάμεσα σε δύο επιφάνειες μέσα στο κενό.

Μια ομάδα ερευνητών ανέφερε στο Nature πως απέδειξαν για πρώτη φορά την απωστική έκδοση αυτού αυτού του κβαντικού φαινομένου. Τα αποτελέσματα τους δείχνουν ότι βυθίζοντας σε ένα υγρό (βρωμοβενζένιο) δύο κατάλληλα υλικά (διοξείδιο του πυριτίου και χρυσού) τότε μπορεί να δει κανείς τις κβαντικές διακυμάνσεις να απωθούν τα υλικά μεταξύ τους. Αυτή η απωστική μορφή του φαινομένου Casimir είχε προβλεφθεί εδώ και καιρό, αλλά ποτέ δεν είχε παρατηρηθεί στην πράξη.

Ο επικεφαλής της ομάδας Jeremy Munday, μεταδιδακτορικός φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας, λέει ότι η έρευνα της ομάδας του μπορεί να προσφέρεται για την παραγωγή άκρως ευαίσθητων ανιχνευτών και συσκευών σχεδόν χωρίς τριβές, διαχωρίζοντας τα συστατικά μέρη τους μέσω του απωστικού φαινομένου Casimir.

"Εκεί όπου κανονικά θα υπήρχε τριβή", λέει, "μπορούμε να την μειώσουμε σε μεγάλο βαθμό με την απωστική δύναμη του φαινομένου Casimir, που δεν αφήνει τις επιφάνειες να έρχονται σε επαφή."

Γενικότερα, η καλύτερη κατανόηση του φαινομένου Casimir και το πώς να το χειραγωγήσουμε θα ωφελήσει τους μηχανικούς που εργάζονται σε νανοκλίμακες. Αν και οι εμπορικά διαθέσιμες συσκευές δεν είναι ακόμη τόσο μικρές, ώστε να επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από το φαινόμενο Casimir, τονίζει ο Munday, θα αρχίσουν να μπαίνουν στο παιχνίδι μόλις θα συρρικνωθούν αρκετά.

"Καθώς ο κόσμος θα προσπαθεί να πιέζει για ολοένα μικρότερες συσκευές, τότε θα πρέπει να αρχίσουμε να ανησυχούμε λόγω αυτού του φαινομένου," πιστεύει ο  Munday. "Όποτε θα έχετε μια κινούμενη δομή μέσα σε μια άλλη συσκευή δεκάδων ή εκατοντάδων νανομέτρων, τότε η δύναμη Casimir θα αρχίσει να αλληλεπιδρά εκεί μέσα. Κι έτσι αναγκαστικά θα αλλάξει ο τρόπος που κάποιος θα σχεδιάζει μια νανοσυσκευή."

Ενέργεια του Κενού

Μηδενική Ενέργεια Σημείου (Zero Point Energy), ή ενέργεια   διακύμανσης του κενού είναι όροι που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τις τυχαίες ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις που απομένουν σε ένα κενό όταν όλη η άλλη ενέργεια έχει απομακρυνθεί.

Αν απομακρύνουμε όλη την ενέργεια από το χώρο, βγάλουμε όλη τη μάζα, την θερμότητα, όλο το φως... οτιδήποτε -- θα βρούμε πως κάποια ακόμη ενέργεια θα απομείνει.

Ένας τρόπος για να το εξηγήσουμε είναι με την βοήθεια της αρχής της αβεβαιότητας της κβαντικής φυσικής, που λέει πως είναι αδύνατον να έχουμε μια απολύτως ενέργεια του κενού.