Знание-сила, 2009 № 03 (981) | страница 11

Механизм возникновения силы Казимира описывается следующим образом. С точки зрения квантовой механики, вакуум «наполнен» непрерывными флуктуациями разных физических полей, среди которых особое место занимает электромагнитное поле — в первую очередь из-за своей относительно большой интенсивности. Наличие двух проводящих пластин вносит изменения в распределение флуктуаций электромагнитного поля в пространстве. В конечном итоге из-за этого между пластинами и возникает сила притяжения.

Можно объяснить эффект Казимира и на языке виртуальных частиц, рождение которых «из вакуума» соответствует флуктуациям электромагнитного поля; в пространстве, ограниченном пластинами, виртуальных частиц рождается меньше, нежели за их пределами. Соответственно и давление частиц на внешнюю поверхность пластин будет превышать их давление на внутреннюю поверхность. Разницу между этими давлениями мы наблюдаем в виде эффекта Казимира.

До недавнего времени эффект Казимира воспринимался как фундаментальный эффект квантовой механики, и существование силы притяжения на нанометровых масштабах казалось неизбежным. «Сила Казимира так же неотвратима, как смерть и налоги», — это высказывание принадлежит физику Роберту Джаффе из Массачусетсского технологического института. Федерико Капассо, профессор прикладной физики из Гарвардского университета, именно эффект Казимира считает основной причиной, по которой микроэлектромеханические устройства не удалось миниатюризировать до той же степени, что и компьютерные чипы.

Неудивительно, что информация об успехах в «борьбе» с эффектом Казимира привлекает внимание научных журналистов. Так, по сообщениям журнала New Scientist, совсем недавно в ряде экспериментов удалось добиться уменьшения силы Казимира; появились даже предположения, что ее удастся превратить из притягивающей в отталкивающую. В качестве весьма существенного рассматривается при этом тот факт, что значение силы Казимира изменяется с изменением формы взаимодействующих тел.

В исследованиях группы физиков под руководством Хо Бун Чена из Университета Флориды была модифицирована методика изучения эффекта Казимира, в соответствии с которой измерялось взаимодействие шарика и пластины с золотыми покрытиями. Экспериментаторы заменили пластину с гладкой поверхностью и золотым покрытием на кремниевую, на которую методом травления нанесли бороздки. В результате сила притяжения пластины и шарика (сила Казимира) действительно уменьшилась, причем коэффициентом уменьшения можно было управлять, изменяя расположение бороздок на поверхности кремниевой пластины.