Se predice un efecto Casimir gigante dentro de metamateriales

Artículo publicado el 5 de diciembre de 2011 en The Physics Arxiv Blog

Los materiales exóticos llevarían a nuevas formas de observar y jugar con uno de los efectos más extraños de la física, dicen físicos chinos.

Los metamateriales son sustancias exóticas diseñadas para dirigir las ondas electromagnéticas en formas que son imposibles con materiales normales. Una de las propiedades más apasionantes es que pueden curvar la luz de una forma que es matemáticamente equivalente a la forma en que el espacio-tiempo curva la luz.

Esta equivalencia formal significa que los metamateriales pueden reproducir en el laboratorio el comportamiento exacto de la luz, no sólo en nuestro espacio-tiempo, sino en muchos otros que, por el momento, sólo se han propuesto teóricamente. Esto permite a los físicos usar metamateriales para simular agujeros negros, el Big Bang e incluso multiversos.

Efecto Casimir

Efecto Casimir


Hoy, Tian-Ming Zhao y Rong-Xin Miao de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei usan este tipo de planteamiento para hacer una asombrosa predicción acerca del efecto Casimir dentro de ciertos metamateriales.

El efecto Casimir surge debido a que nuestro vacío está repleto de una ingente cantidad de ondas que aparecen y desaparecen en las escalas más pequeñas. La consecuencia más conocida de ésto es la famosa fuerza de Casimir, que empuja a unirse a dos placas conductoras colocadas muy cerca una de otra.

La explicación es que, cuando la distancia entre las placas es lo bastante pequeña, se puede excluir cualquier onda que sea demasiado grande para encajar en el hueco. Dado que no hay nada entre las placas que se oponga al efecto de estas ondas, generan una fuerza que empuja a las placas a unirse.

Esta fuerza de Casimir funciona a una escala diminuta, tan pequeña que sólo se midió por primera vez en 1997. Pero no es insignificante. A una separación de 10 nm, la fuerza es equivalente a una atmósfera (aunque la fuerza real depende de varios factores como la forma precisa de los objetos a una gran proximidad).

Desde luego, las propiedades de las ondas del vacío dependen mucho del medio en el que viven. Por lo que no es difícil imaginar que distintos espacio-tiempos podrían tener un impacto significativo en el tamaño del efecto Casimir.

Ésto es exactamente lo que demuestran Zhao y Miao. Dicen que en un tipo particular de espacio electromagnético, conocido como espacio de Rindler, el efecto Casimir es enorme. La idea básica aquí es que el espacio puede diseñarse para permitir que sólo aparezcan ciertas longitudes de onda. Si las propiedades electromagnéticas del espacio de Rindler se igualan con la temperatura ambiente, entonces puede crearse este tipo de ondas térmicas para dominar la energía de Casimir.

Ésto hace que la energía de Casimir sea colosal. Zhao y Miao calculan que en un laboratorio a 300K (temperatura ambiente), la energía de Casimir sería unas 1011 veces mayor que su valor en el espacio vacío. Ésta es una diferencia significativa que debería hacer accesibles, de una forma totalmente nueva, estos efectos a una audiencia mucho más amplia.

Zhao y Miao también dicen que este tipo de material debería ser relativamente fácil de construir, capa a capa.

Lo que ésto significa es que no pasará mucho tiempo hasta que alguien construya este tipo de material y demuestre el efecto de Casimir gigante por primera vez. Estaremos a la espera.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1110.1919: Huge Casimir Effect At Finite Temperature In Electromagnetic Rindler Space

Fecha Original: 5 de diciembre de 2011
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Comments (3)

  1. Información Bitacoras.com…

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  2. El_tonto_del_pueblo

    Vaya tela con los chinos… así que se podría extraer energía a gran escala del vacío???

    • reneco

      Me parece que no, el efecto casimir no viola la conservación de la energía, pero se ve interesante como fuente de nuevas tecnologías aplicadas

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