Pubblicato un nuovo articolo scientifico, in parte, di un fisico dell'Università del New Mexico sta facendo luce su una strana forza che colpisce le particelle al livello più piccolo del mondo materiale.

La scoperta, pubblicato in Lettere di revisione fisica , è stato realizzato da un team internazionale di ricercatori guidati dall'assistente professore dell'UNM Alejandro Manjavacas nel Dipartimento di Fisica e Astronomia. I collaboratori del progetto includono Francisco Rodríguez-Fortuño (King's College London, UK.), F. Javier García de Abajo (Istituto di scienze fotoniche, Spagna) e Anatoly Zayats (King's College London, UK.).

I risultati riguardano un'area della nanofotonica teorica e della teoria quantistica nota come Effetto Casimir, una forza misurabile che esiste tra oggetti all'interno di un vuoto causata dalle fluttuazioni delle onde elettromagnetiche. Quando si studia usando la fisica classica, il vuoto non produrrebbe alcuna forza sugli oggetti. Però, quando si guarda usando la teoria quantistica dei campi, il vuoto è riempito di fotoni, creando una forza piccola ma potenzialmente significativa sugli oggetti.

"Questi studi sono importanti perché stiamo sviluppando nanotecnologie in cui stiamo arrivando a distanze e dimensioni così piccole che questi tipi di forze possono dominare tutto il resto, "disse Manjavacas. "Sappiamo che queste forze di Casimir esistono, così, quello che stiamo cercando di fare è capire l'impatto complessivo che hanno particelle molto piccole".

La ricerca di Manjavacas amplia l'effetto Casimir sviluppando un'espressione analitica per la forza Casimir laterale sperimentata dalle nanoparticelle che ruotano vicino a una superficie piana.

Immagina una minuscola sfera (nanoparticella) che ruota su una superficie. Mentre la sfera rallenta a causa della collisione di fotoni con essa, tale rotazione fa sì che la sfera si muova anche in direzione laterale. Nel nostro mondo fisico, l'attrito tra la sfera e la superficie sarebbe necessario per ottenere il movimento laterale. Però, il nano-mondo non segue le stesse regole, eliminando la necessità di contatto tra la sfera e la superficie per il movimento.

"La nanoparticella subisce una forza laterale come se fosse a contatto con la superficie, anche se in realtà ne è separato, " ha detto Manjavacas. "È una reazione strana, ma che potrebbe avere un impatto significativo per gli ingegneri".

Sebbene la scoperta possa sembrare alquanto oscura, è anche estremamente utile per i ricercatori che lavorano nel settore delle nanotecnologie in continua evoluzione. Come parte del loro lavoro, Manjavacas dice di aver anche imparato che la direzione della forza può essere controllata cambiando la distanza tra la particella e la superficie, una comprensione che può aiutare gli ingegneri delle nanotecnologie a sviluppare oggetti su scala nanometrica migliori per l'assistenza sanitaria, informatica o una varietà di altre aree.

Per Manjavacas, il progetto e questa ultima pubblicazione sono solo un altro passo avanti nella sua ricerca su queste forze di Casimir, che ha studiato nel corso della sua carriera scientifica. Dopo aver conseguito il dottorato di ricerca. presso l'Università Complutense di Madrid (UCM) nel 2013, Manjavacas ha lavorato come ricercatore post-dottorato presso la Rice University prima di entrare alla UNM nel 2015.