Primera observación del Efecto Casimir dinámico

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Artículo publicado el 26 de mayo de 2011 en The Physics ArXiv Blog

Un espejo de movimiento rápido que convierte fotones virtuales en reales es la primera prueba experimental del Efecto Casimir dinámico.

“Una de las predicciones más sorprendentes de la teoría cuántica moderna es que el espacio vació no está vacío. De hecho, la teoría cuántica predice que está bullendo con partículas virtuales que aparecen y desaparecen”.

Efecto Casimir dinámico


Empecemos con Christopher Wilson de la Universidad Chalmers en Suecia y sus colegas con su maravillosamente legible artículos sobre una extraordinaria porción de ciencia.

Esta vorágine de actividad cuántica está lejos de ser benigna. Los físicos han sabido desde 1948 que si dos espejos planos se mantienen cerca y paralelos entre sí, son atraídos por estas partículas virtuales.

La razón es directa. Cuando el hueco entre los espejos es menor que la longitud de onda de las partículas virtuales, se ven excluidas de este espacio. La presión del vació dentro del hueco es menor que fuera y esto empuja a los espejos.

Éste es el Efecto Casimir estático y se midió por primera vez en 1998 por dos equipos de los Estados Unidos.

Pero hay otro fenómeno conocido como Efecto Casimir dinámico que nunca había sido observado.

Sucede cuando un espejo se mueve a través del espacio a velocidades relativistas. Esto es lo que sucede. A bajas velocidades, el mar de partículas virtuales puede adaptarse fácilmente al movimiento del espejo y continuar apareciendo en pares y luego aniquilándose entre sí.

Pero cuando la velocidad de los espejos empieza a acercarse a la de los fotones, en otras palabras, a velocidades relativistas, algunos fotones quedan separados de sus compañeros y no pueden aniquilarse. Estos fotones virtuales se convierten en reales y el espejo empieza a producir luz.

Ésta es la teoría. El problema en la práctica es que es muy difícil conseguir que un espejo común se mueva a velocidades relativistas.

Pero Wilson y compañía se han sacado un as de la manga. En lugar de un espejo convencional, han usado una línea de transmisión conectada a un dispositivo de interferencia cuántico superconductor, o SQUID. Con el truco de SQUID se cambia la longitud eléctrica efectiva de la línea, y este cambio es equivalente al movimiento de un espejo electromagnético.

Modulando el SQUID en el rango de GHz, el espejo se mueve atrás y adelante. Para tener una idea de la escala, la línea de transmisión es de apenas 100 micrómetros de largo y el espejo se mueve una distancia de apenas un nanómetro. Pero la tasa a la que lo hace significa que logra velocidades que se aproximan al 5 por ciento de la velocidad de la luz.

Por lo que al haber perfeccionado la técnica de movimiento del espejo, todo lo que Wilson y compañía tienen que hacer es enfriarlo y sentarse a buscar fotones. En efecto, han observado fotones de microondas emergiendo del espejo en movimiento, justo lo que predijeron.

Finalizan con una breve conclusión. “Creemos que estos resultados representan la primera observación experimental del Efecto Casimir dinámico”.

¡Un resultado impresionante!


Fecha Original: 26 de mayo de 2011
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