Учёные смогли с точностью управлять квантовыми силами и добились того, что золотой диск поднимается над основанием.
Физический вакуум никогда не бывает совершенно пустым. Даже при полном отсутствии частиц постоянные энергетические флуктуации приводят к появлению виртуальных пар частиц и античастиц, которые почти мгновенно взаимодействуют и исчезают. Эффекты их «танца» можно заметить, например, по слабому притяжению между парой очень ровных и тесно сближенных друг с другом зеркальных поверхностей.
Колебания частиц вызывают колебания соответствующих полей, включая электромагнитные. Между поверхностями электромагнитные волны интерферируют: одна частота (резонансная) усиливается, все остальные — подавляются. В результате снаружи давление виртуальных частиц выше, чем внутри, создавая притяжение между пластинами. Это явление было предсказано нидерландским физиком Хендриком Казимиром в середине XX века и носит его имя.
Сегодня эффект КазимираВ лабораторных условиях многократно продемонстрировано воздействие сил Казимира, а с применением более сложных материалов и ориентации пластин ученые добились создания расталкивающей силы. Недавно команда исследователей из США и Китая стабилизировала отталкивающие и притягивающие силы Казимира, получив квантовый «ховерборд», способный к довольно устойчивой левитации. СтатьяВ журнале вышла работа Сяна Чжана и соавторов. Science.
Исследователи применили тончайшую золотую пластину (25 мкм диаметром), размещенную на расстоянии 45 нм от золотой опоры. Пластина притягивалась к опоре силами Казимира, но ученые дополнительно покрыли ее слоем тефлона. При определенном сближении поверхностей этот слой создавал отталкивающие силы. Изменяя толщину покрытия, удалось добиться стабильной левитации «ховерборда», который зависал над опорой в течение 20 минут, медленно поднимаясь и опускаясь на величину до 10 нм.
Остается лишь сожалеть, что эффект Казимира не масштабируется. Проявления эффекта существенны только в квантовом мире, и при любой попытке увеличения такого «ховерборда» обычные электромагнитные силы и гравитация быстро заставят его упасть на опору. Тем не менее новое решение может найти применение в нанотехнологиях и электронике будущего.