Наука и техника
Главная » Наука » Техника » Что такое эффект Казимира?

Что такое эффект Казимира и как можно уменьшить его действие

эффект Казимира

Что такое эффект и сила Казимира, в чём состоит его основная проблема и как можно уменьшить его действие...

Что такое эффект Казимира?

Эффект Казимира - это до сих пор малоизученное и таинственное явление, оказывающее влияние на самые мельчайшие частицы. Заключается он в сталкивании мелких металлических частиц, когда они отделены друг от друга на крошечные расстояния. Эффект Казимира проявляется из за того, что Вселенная в самых малых масштабах заполнена виртуальными частицами. Когда две металлические пластины находятся близко друг к другу, зазор между ними настолько мал, что некоторые из этих виртуальных частиц не могут формироваться. Это создает избыток виртуальных частиц с одной и другой стороны пластины, что в итоге приводит к их слипанию.

Сила эффекта Казимира просто впечатляет. На расстоянии около 10 нано метров, сила притяжения эквивалентна примерно 1 атмосфере давления. Но эта сила резко падает по мере увеличения расстояния и становится более или менее незначительной в масштабах нескольких сотен микрометров. Одной любопытной особенность эффекта Казимира является то, что его действие чрезвычайно чувствительно к форме участвующих в эффекте предметов. Физики даже разработали численную модель, которая наглядно показывает с какой силой эффект Казимира действует между объектами различных форм.

В чём состоит проблема эффекта Казимира?

Это действительно большая проблема, поскольку инженеры заинтересованы в создании крошечных машин с частями, которые могут свободно двигаться находясь друг против друга. В течение нескольких лет, эти попытки не были реализованы из-за проблемы, которая называется статическое трение, при котором крошечные винтики, зубчатые колеса и другие части этих машин держаться вместе так плотно, что устройство заклинивает, оно просто перестает работать.

Как уменьшить действие эффекта Казимира?

Многие физики полагают, что путем выбора правильной геометрии поверхностей этих находящихся друг напротив друга частей, можно создать отталкивающие силы. Отталкивающая сила Казимира помогла бы предотвратить такую проблему, как прилипание. Но никто пока не в состоянии точно сказать, как это может быть сделано. Возможность снижать силу Казимира может иметь огромное влияние на пути создания микроскопических и наноскопические машин, которые могли бы быть спроектированы и построены после разрешения проблемы эффекта Казимира.

Наиболее далеко продвинулись в решении этой проблемы учёные из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико, разрабатывающие ядерное оружие. Им пришла в голову простая идея значительно уменьшить силу эффекта Казимира. Вместо использования плоского металлического листа, эти ребята использовали пластину с выгравированной на её поверхности металлической решеткой. Поскольку находящийся напротив близлежащий объект вступает в тесный контакт с меньшей частью поверхности, сила Казимира оказывается значительно меньше, чем то усилие, что будет порождено эквивалентными гладкими пластинами.

Это в теории, на практике тестирование этой идеи оказалось в высшей степени трудной задачей. Главная проблема заключалась в создании металлических рёбер требуемых размеров. Хотя создание такой решётки оказалось очень трудоёмкой задачей, достигнутые результаты впечатляют. В результате эксперимента было достигнуто снижение действия эффекта более чем в два раза.

И хотя полностью эффект Казимира победить не удалось, это очень важное событие, поскольку решение этой проблемы прокладывает путь для дальнейших экспериментов, которые могли бы помочь предотвратить проблему залипания. Кроме того, это также поднимает интересный вопрос - почему на силу эффекта оказывает действие расстояние?

Добавить комментарий