Фізики виявили дивні сили, які впливають на наночастинки в мікроскопічному світі

Вчені-фізики з університету Нью-Мексико (University of New Mexico), Королівського коледжу в Лондоні (King’s College London), Великобританія, і Інституту фотонних наук (Institute of Photonic Sciences), Іспанія, під час проведення спільних досліджень зіткнулися з проявом досить дивних сил, що впливають на наночастинки на найменшому рівні матеріального світу.

Згідно з результатами більш ретельних досліджень ці сили мають відношення до прикордонної області, що знаходиться на стику нанофотоніки, квантової механіки і класичної фізики. А за появу цих сил несе відповідальність ефект Казимира.

Нагадаємо нашим читачам, що ефект Казимира полягає у виникненні сил тяжіння між двома об’єктами, що знаходяться у вакуумі на невеликій відстані один від одного. Ці сили мають не гравітаційну природу, вони виникають за рахунок коливань електромагнітних хвиль, викликаних квантовими флуктуаціями в вакуумі. Ці флуктуації, з точки зору квантової теорії простору, виникають за рахунок появи в вакуумі і зникнення величезної кількості “віртуальних” часток. Незважаючи на дуже малий час знаходження цих частинок в звичайному просторі, вони встигають створити малі, проте, відчутні, сили тиску на поверхню об’єктів.

“Оскільки ми займаємося постійним розвитком галузі нанотехнологій, ми починаємо втручатися на ті рівні відстаней і розмірів об’єктів, де подібні квантові явища починають домінувати над силами і явищами з області класичної фізики” – розповідає Алехандро Манхавакас (Alejandro Manjavacas), вчений-фізик з університету Нью -Мексіко, – “І на цьому масштабі сили Казимира надають досить відчутний вплив на наночастинки, які через це демонструють досить дивну поведінку”.

Уявіть собі крихітну сферичну наночастинку, що обертається над плоскою поверхнею. З точки зору класичної фізики, для того, щоб ця сфера почала рухатися відносно поверхні, необхідний контакт цієї частки з поверхнею. Однак, наносвіт вже не підкоряється повністю законам звичайної фізики і за рахунок гальмування обертання наночастинки через зіткнення її з “віртуальними” квантовими частинками, вона починає рухатися відносно поверхні, не входячи з нею в контакт.

“Наночастинки відчуває вплив бічних сил, немов вона входить в контакт з поверхнею. Але насправді її та поверхню розділяє невеликий проміжок” – розповідає Алехандро Манхавакас, – “Це все є прояв дивних квантових сил і явищ, проте, вчені та інженери-нанотехнологи повинні будуть враховувати подібне у своїй подальшій роботі “.

В даний час це відкриття ще видається не дуже чітким і не до кінця обгрунтованою. Проте, за його допомогою можна пояснити деякі з дивних ефектів, які спостерігаються вченими, провідними дослідження на самому дрібному масштабі фізичного світу. А той факт, що напрямком дивних сил, що впливають на наночастинки, можна управляти, змінюючи відстань між наночасткою і поверхнею, дозволить розробити і виготовити нові нанорозмірні пристрої, що використовують даний ефект в своїх цілях.