Poprvé v historii vědci změřili tepelnou Casimirovu sílu

10. 02. 2011
Částicová fyzika Casimirova síla

Casimirova síla (nebo také kvantový Casimirův jev) je pojmenována po svém nizozemském objeviteli Hendriku Casimirovi, který už v roce 1948 přišel s teorií, že dva dokonale vodivé materiály jsou k sobě ve vakuu přitahovány do té doby neznámou silou. Je to způsobeno tím, že energie elektromagnetického pole ve vakuu není nulová, ale osciluje kolem dané hodnoty, která se nazývá energie nulového bodu (zero-point energy). Tato přitažlivá síla se projevuje mezi dvěma vodiči, které jsou od sebe vzdáleny maximálně 3 µm a za určitých podmínek je silnější než gravitace. Tato teorie byla experimentálně dokázána až v roce 1997 Stevem Lamoreauxem z Washingtongské univerzity.



V roce 1955 ruský fyzik Evgeny Lifshitz předpověděl, že by měla existovat podobná síla, která na dva objekty působí teplotními fluktuacemi v elektromegneticém poli. Tato fyzikální síla byla pojmenována jako tepelná Casimirova síla, pro její podobnost s již známým fenoménem. Narozdíl od Casimirovy síly je ale detekovatelná na větší vzdálenosti, čehož využil Lamoreaux a jeho kolegové, ve spolupráci s Alexanderem Sushkovem a jeho spolupracovníky.

Při měření působení sil na velmi krátké vzdálenosti mezi objekty použili zlatem potřený povrch koule a kovové destičky. Pokud by existovala pouze Casimirova síla, naměřili by její vliv pouze do vzdálenosti 3 µm, poté by měla velmi rychle klesnout na minimum. Nicméně působení přitažlivé síly bylo naměřeno i ve vzdálenosti 7 µm, a to nemohlo být způsobeno Casimirovou silou, naopak toto chování zapadá do teorie o tepelné Casimirově síle.

Díky tomuto objevu se vědci posunuli dále ve zkoumání elektromagnetických vlastností kovů a potvrdili předpověď ruského fyzika z padesátých let. Praktické využití znalosti Casimirovy síly se předpokládá ve výrobě nanosoučástek pro počítače budoucnosti.
Líbí se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu.

Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Další zprávy z kategorie Částicová fyzika

Vědci pozorovali nový stav hmoty, který se ukrýval v supravodivém materiálu

04. 01. 2019 (novější než zobrazený článek)

Tým fyziků v Ames Laboratory a na University of Alabama Birmingham objevil překvapivě dlouhotrvající stav hmoty, který nastává v materiálech v supravodivém stavu. Dosáhli jej pomocí extrémně rychlých pulsů laseru, které způsobily kolektivní chování částic uvnitř hmoty. Nový jev nastává vedle supravodivosti a oba tyto stavy vzájemně bojují o elektrony v materiálu. Studie věnující se tomuto výzkumu byla v prosinci publikována v magazínu Physical Review Letters.

celý článek

Urychlovač LHC bude na dva roky odstaven, projde úpravami, které zvýší jeho výkon

07. 12. 2018 (novější než zobrazený článek)

Urychlovač LHC bude na dva roky odstaven, projde úpravami, které zvýší jeho výkonVelký hadronový urychlovač byl v prosinci odstaven a bude nyní dva roky procházet úpravami, které mají zvýšit jeho výkon. Jde o druhou plánovanou dlouhodobou odstávku, která přichází 3 roky po dokončení té první. S novými úpravami bude urychlovač pracovat nejen s větší energií, ale navíc bude ke srážkám subatomárních částic bude docházet častěji, což vědcům umožní sbírat větší množství informací o složení hmoty.

celý článek

Boseho-Einsteinův kondenzát byl poprvé vyrobený ve vesmíru

22. 10. 2018 (novější než zobrazený článek)

Mezinárodnímu týmu vědců se podařilo poprvé ve vesmíru vyprodukovat unikátní skupenství hmoty známé jako Boseho-Einsteinův kondenzát. Jde o zvláštní skupenství hmoty, které vzniká při ochlazení atomů plynu na teploty blízké absolutní nule a jejich následném stlačení do velmi hustého kondenzátu. Experiment s označením Matter-Wave Interferometry in Microgravity (MAIUS-1) proběhl už začátkem roku 2017, v magazínu Nature nyní vyšly jeho závěry.

celý článek

Observatoř na jižním pólu detekovala částici, kterou si vědci neumí vysvětlit

02. 10. 2018 (novější než zobrazený článek)

Observatoř na jižním pólu detekovala částici, kterou si vědci neumí vysvětlitObservatoř ANITA umístěná v balónu nad jižním pólem Země detekovala za posledních 13 let dvakrát zvláštní událost, kterou si vědci zatím nedokáží vysvětlit. Jde o subatomární částici, která proletěla atmosférou, dopadla na povrch naší planety, proletěla jejím jádrem a vydala se zpět do atmosféry a do vesmíru. Při svojí cestě Zemí vygenerovala velmi slabé pulzy rádiových vln, které zachytila observatoř více než 30 kilometrů nad povrchem Antarktidy.

celý článek

V urychlovači LHC byla potvrzena existence dvou nových částic a objeveny náznaky třetí

29. 09. 2018 (novější než zobrazený článek)

V urychlovači LHC byla potvrzena existence dvou nových částic a objeveny náznaky třetíDetektor LHCb na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) detekoval dvě doposud neviděné částice a náznaky existence třetí. Tyto subatomární částice byly už dříve teoreticky předpovězeny v tzv. kvarkovém modelu. Jedná se o baryony - druh částic, ke kterému patří také protony, z jejichž srážek vznikly. Vědci si od podrobnějšího studia těchto částic slibují odhalení mechanismu, který drží pohromadě kvarky - jedny ze základních stavebních kamenů hmoty.

celý článek

Výzkumníkům v CERNu se podařilo dosáhnout prvního urychlení elektronů v plazmové vlně

03. 09. 2018 (novější než zobrazený článek)

Kolaboraci vědců AWAKE se podařilo poprvé urychlit elektrony s pomocí vlnového pole generovaného protony procházejícími plazmatem. Jde o první výsledky zcela nového přístupu k urychlování částic ve vědeckých experimentech. Tento přístup by mohl v budoucnu nahradit dosavadní postupy aplikované v dnešních nejsilnějších urychlovačích. Výsledky experimentu byly publikovány v srpnovém čísle magazínu Nature.

celý článek

Po šesti letech od objevu higgsova bosonu vědci pozorovali jeho teoreticky nejčastější rozpad

29. 08. 2018 (novější než zobrazený článek)

Po šesti letech od objevu higgsova bosonu vědci pozorovali jeho teoreticky nejčastější rozpadVe velkém hadronovém urychlovači (LHC) se vědci věnují studiu fundamentálních částic, které tvoří běžnou hmotu kolem nás, tedy atomy, protony, kvarky a další. Jednou z takových částic je také higgsův boson, jehož existenci se v roce 2012 podařilo právě v LHC potvrdit. Jde o částici, která dává hmotě hmotnost a šlo o jednu z posledních důležitých částic hmoty předpovězených standardním modelem fyziky. Nyní se vědcům podařilo pozorovat rozpad higgsova bosonu na spodní kvarky, podle předpovědí standardního modelu by mělo jít o nejčastější výsledek jeho rozpadu. Od objevení higgsova bosonu před šesti lety však tento rozpad zatím nepozorovali.

celý článek