Poprvé v historii vědci změřili tepelnou Casimirovu sílu

10. 2. 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 spojili světlo a hmotu, aby vytvořili částice s novými vlastnostmi

5. 7. 2019 (novější než zobrazený článek)

Každý druh atomu má unikátní vlastnosti, mezi ně patří i to, že absorbuje nebo emituje světlo pouze určitých energií, které odpovídají možným orbitalům jeho elektronů (největší pravděpodobnost výskytu elektronu kolem jádra atomu). To umožňuje vědcům identifikaci takových atomů, protože toto chování je stejné ve vzdáleném vesmíru i na Zemi. Vědci z University of Chicago nyní vytvořili nové hybridní částice, které vykazují nové typy chování.

celý článek

Nejenergetičtější zaznamenané fotony pocházejí z Krabí mlhoviny

29. 6. 2019 (novější než zobrazený článek)

Nejenergetičtější zaznamenané fotony pocházejí z Krabí mlhovinyTýmu vědců pracujícím s observatoří Tibet Air Shower Gamma Collaboration (TASGC) se podařilo detekovat zatím nejenergetičtější fotony v historii. Pochází z Krabí mlhoviny, což je pozůstatek exploze supernovy ve vzdálenosti asi 6 500 světelných let. Výsledky jejich výzkumu byly publikovány v magazínu Physical Review Letters.

celý článek

Nově objevené subatomární částice pentakvarky mají strukturu podobnou molekulám

9. 6. 2019 (novější než zobrazený článek)

Vědci v roce 2015 potvrdili pozorování do té doby pouze teoretického pentakvarku v urychlovači částic LHC. Od té doby se jim podařilo nasbírat prostřednictvím přístroje LHCb instalovaného na urychlovači LHC nové informace o jeho složení. Jejich výzkum ukazuje, že pentakvark se ve skutečnosti skládá z tříkvarkového baryonu a dvoukvarkového mezonu. Jde o první známou situaci, kdy se baryony a mezony spojují do jedné částice.

celý článek

Vědci vytvořili nejsilnější možnou zvukovou vlnu ve vodě

22. 5. 2019 (novější než zobrazený článek)

Vědci z americké National Accelerator Laboratory vytvořili pod vodní hladinou pomocí rentgenového laseru extrémně hlasitý zvuk 270 decibelů. Teoreticky už nelze v tomto prostředí dosáhnout vyšších hodnot, protože voda se pod extrémním tlakem, který u takového vlnění vzniká, rozpadá. Výsledky tohoto výzkumu byly publikovány v magazínu Physical Review Fluids.

celý článek

Částice antihmoty jsou podobně jako hmota zároveň částice i vlnění

10. 5. 2019 (novější než zobrazený článek)

Hmota i například světlo jsou zároveň pevné částice a také vlnění, zda je tomu tak i u jednotlivých částic antihmoty však doposud nebylo zřejmé. Nyní vědci z Itálie a Švýcarska prokázali tuto dualitu i u částic antihmoty, konkrétně pozitronů, což jsou antihmotové ekvivalenty elektronů. U skupiny pozitronů se to již podařilo prokázat dříve, nově teď vědci experimentálně dokázali stejně chování i u samostatných částic.

celý článek

Budoucí observatoř gravitačních vln ve vesmíru by mohla odhalit teoretické ultralehké bosony

8. 3. 2019 (novější než zobrazený článek)

Budoucí observatoř gravitačních vln ve vesmíru by mohla odhalit teoretické ultralehké bosonyMezinárodní vědecký tým svými výpočty odhalil, že budoucí vesmírné observatoře gravitačních vln by mohly být schopny potvrdit existenci ultralehkých bosonů. Tyto teoretické částice by se mohly formovat v blízkosti horizontu události černých děr, nad kterými by vytvářely oblaka. Teoreticky by mělo být možné detekovat změny v gravitačních vlnách, které tato oblaka způsobují, budou k tomu však nutné extrémně citlivé observatoře budoucnosti.

celý článek

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

4. 1. 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