Автор AZoNano 28 октября 2020 года

Группа исследователей из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработала новый метод иллюстрации взаимодействия металлов с электромагнитными флуктуациями (т. Е. Со случайными всплесками магнитных и электрических полей). ).

Результаты исследования имеют большой потенциал для применения в фундаментальной физике, а также для разработки наноустройств для различных приложений.

Исследование было опубликовано в Международном журнале European Physical Journal C .

На работу микроприборов, используемых в современных технологиях, влияет сила Казимира, возникающая в результате электромагнитных колебаний. Это сила притяжения, которая действует между двумя поверхностями в вакууме. В середине 20 века академик Евгений Лифшиц теоретически проиллюстрировал такое взаимодействие между электрически нейтральными телами, расположенными на расстоянии менее 1 мкм

.

Однако в некоторых случаях теория Лифшица противоречит экспериментальным результатам. Загадочный парадокс был замечен в процессе четких измерений сил Казимира в наноустройствах.

Предсказания теории Лифшица совпадали с результатами измерений только в том случае, если при расчетах не учитывались потери энергии электронов проводимости в металлах. Но эти потери существуют! Как известно, электрический ток немного нагревает провод. В литературе такая ситуация называется головоломкой Казимира .

Галина Климчицкая, профессор, Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций СПбПУ

Исследователи из СПбПУ могли одновременно учитывать потери энергии электронов в металлах и находить баланс между гипотезами теории Лифшица и очень точными измерениями силы Казимира.

Новый метод, объясняющий взаимодействие металлов с электромагнитными флуктуациями, считает, что есть два вида флуктуаций: реальные флуктуации (подобные наблюдаемым электромагнитным полям) и так называемые виртуальные флуктуации, которые нельзя наблюдать напрямую ( аналогично виртуальным частицам, составляющим квантовый вакуум)

Предлагаемый подход приводит к примерно такому же вкладу реальных флуктуаций в силу Казимира, что и обычно используемый, но существенно меняет вклад виртуальных флуктуаций. В результате теория Лифшица согласуется с экспериментом с учетом потерь энергии электронов в металлах .

Владимир Мостепаненко, профессор, Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций, СПбПУ

Результаты исследования обозначают немагнитные металлы. В дальнейшем команда планирует применить результаты к материалам с ферромагнитными свойствами. Таким образом, можно было бы надежно рассчитать и разработать более крошечные наноустройства, которые работают под действием силы Казимира.

Ссылка на журнал:

Климчицкая, Г. Л., Мостепаненко В. М. (2020) Альтернативный ответ на квантовые флуктуации вне оболочки: шаг вперед в разрешении загадки Казимира. Европейский физический журнал C . doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-08465-y.

Источник: https://english.spbstu.ru