La fuerza de Casimir aprende a nadar

Físicos en los Estados Unidos han demostrado que la Fuerza de Casimir – un misterioso fenómeno cuántico atrae a dos espejos cercanos – puede existir en un fluido. Los investigadores han encontrado que dos superficies chapadas en oro sumergidas en etanol experimentaron una atracción cuando se encontraban a 200 nm la una de la otra, aunque es dos veces menor de la fuerza con la que se atraerían en el vacío. Esto podría, dicen, llevar a un nuevo efecto de “flotación cuántica”, el cual podría usarse para diseñar mejores sensores (arxiv.org/abs/0705.3793v1).

Predicha por primera vez por Hendrik Casimir en 1948, la Fuerza de Casimir surge cuando dos espejos enfrentados se llevan uno hacia el otro en un vacío. De acuerdo con la mecánica cuántica, cualquier campo electromagnético que rebote entre los espejos debería fluctuar constantemente en fuerza. A separaciones muy cortas de los espejos, estos campos ejercen una presión de radiación que es, en media, superior en el exterior que en interior de las superficies. Esto provoca una Fuerza de Casimir global que atrae las superficies entre sí.

Ahora, Jeremy Munday y Federico Capasso de la Universidad de Harvard en los Estados Unidos han demostrado que la Fuerza de Casimir pueden existir también el vacío se reemplaza por un fluido. Unieron una bola de poliestireno de 40 µm de diámetro cubierta con una fina capa de oro a un voladizo, el cual suspendieron dentro de un baño de etanol con una superficie plana de oro en el fondo. Reflejando un láser desde el voladizo sobre un fotodetector sensible a la posición, pudieron determinar la fuerza del efecto Casimir que atraía la bola a partir del tamaño del desplazamiento.

Encontraron que la fuerza se había detectable cuando la bola se llevaba a una distancia de 200 nm o menos de la superficie plana, y cuando la separación era de 50 nm la fuerza subía hasta 120 pN – unas dos veces más débil que la fuerza que tendría en el vacío. Esto demuestra, de acuerdo con Munday, que el etanol oculta la Fuerza de Casimir alterando los modos permitidos para las fluctuaciones electromagnéticas entre las superficies.

Recientemente los físico se han dado cuenta de que la Fuerza de Casimir debe tenerse en cuenta de que cuando se diseñan dispositivos micromecánicos, y los teóricos incluso han considerado explotarlo para probar la validez de las leyes de Newton de la gravedad a distancias sub-milimétricas. Munday dijo a Physics Web que ahora está proponiendo una forma de “levitación cuántica”, la cual usaría un medio fluido distinto que provoque que los espejos se repelan en lugar de atraerse. “En tal caso, se podría hacer levitar a un objeto sobre otro mientras esté en el fluido”, explicó. “Debido a que los objetos no están en contacto físico, la fricción estática se elimina virtualmente, y el objeto en levitación respondería incluso a la fuerza más ligera, permitiendo sensores y acelerómetros muy sensibles”.


Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 6 de junio de 2007
Enlace Original

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