In una serie di articoli, abbiamo affrontato l'effetto macroscopico misurabile proveniente dalle microscopiche fluttuazioni del vuoto. L'effetto Casimir ha dimostrato di attrarre non solo piastre fisse o mobili dello stesso materiale distanti micrometri, ma ha anche un impatto misurabile nelle nanoparticelle .
In precedenti lavori, l'effetto Casimir era stato ritenuto responsabile delle forze e degli effetti torsionali misurati. Questa volta ci sorprende con una forza repulsiva misurata e teoricamente spiegata .
Finora sono state misurate solo interazioni interessanti, ma secondo le previsioni teoriche, il segno e quindi la direzione della forza potrebbe cambiare da attraente a repulsivo a seconda del materiale e della configurazione del setup. Ciò era stato raggiunto sperimentalmente nel 2009 da Capasso et al., Dell'Università di Harvard, scegliendo un materiale adatto immerso in un fluido tra le piastre. Hanno dimostrato che le repulsive forze di Casimir-Lifshitz consentono la levitazione quantistica degli oggetti in un fluido e possono portare a un nuovo tipo di dispositivi commutabili in nanoscala con attrito statico estremamente basso.
Quest'anno, Qing-Dong Jiang dell'Università di Stoccolma e Frank Wilczek, dell'Arizona State University, hanno sviluppato ulteriormente la nostra comprensione del fenomeno, dimostrando che la forza Casimir può essere resa repulsiva, grande e sintonizzabile, inserendo un materiale chirale tra piatti.
Ciò potrebbe produrre una forza repulsiva di Casimir più di 3 volte più forte della forza attrattiva per la stessa configurazione nel vuoto. –Nicolas Doiron-Leyraud
La chiralità è una proprietà nella materia che ha a che fare con la sua capacità di ruotare la luce polarizzata verso sinistra o verso destra. La proprietà dipende dalla simmetria della struttura interna dei materiali. Se una molecola può essere sovrapposta alla sua immagine speculare, la molecola è achirale -presenta non chiralità-, e altrimenti è chirale.
Jiang e Wilczek dimostrano che forze repulsive di Casimir possono emergere tra due corpi simili con una simmetria di riflessione che inserisce un materiale chirale intermedio tra di loro. Il materiale chirale indurrebbe i due tipi di fotoni (polarizzati circolarmente a destra o a sinistra) ad avere velocità diverse, e di conseguenza ognuno trasferirebbe una quantità diversa di quantità di moto alle piastre . Gli autori scoprono che l'ampiezza e principalmente il segno della forza potrebbero essere regolati modificando la distanza tra le piastre o modificando l'intensità del campo magnetico.
La forza chirale di Casimir ha diverse caratteristiche distintive: può essere oscillatoria, la sua ampiezza può essere grande (rispetto alla forza di Casimir tra due conduttori ideali paralleli immersi nel vuoto quantico) e può variare in risposta a campi magnetici esterni.
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