La Forza di Casimir è un noto effetto originato dalla fluttuazione quantistica dei campi elettromagnetici nel vuoto. Ora un gruppo internazionale di ricercatori ha riportato un contrappunto a quella teoria, aggiungendo alla comprensione delle fluttuazioni di energia all'interno dei fluidi.

In definitiva, detto Rodolfo Ostilla-Mónico, l'obiettivo è applicare i risultati per comprendere meglio il comportamento collettivo di batteri e altri organismi. Ostilla-Mónico, assistente professore di ingegneria meccanica presso l'Università di Houston, è co-autore corrispondente di un articolo che descrive la scoperta, pubblicato venerdì in Progressi scientifici .

L'effetto consueto della Forza Casimir è ben compreso, Ostilla-Mónico ha detto. "Questo è un analogo a questa forza in un sistema non quantistico. Siamo particolarmente interessati alle implicazioni biologiche".

Oltre a Ostilla-Mónico, ricercatori coinvolti nel progetto includono Daniel Putt, uno studente laureato all'UH; Vamsi Spandan dell'Università di Harvard; e Alpha A. Lee dell'Università di Cambridge.

Il lavoro si basa sulla Forza di Casimir, uno dei principi guida della fisica che descrive una forza derivante dalle infinite onde elettromagnetiche trovate nel vuoto. Suggerisce che un vuoto, piuttosto che essere vuoto, è pieno di energia, e questo si dimostra misurando la forza quando due piastre poste nel vuoto si attraggono e si avvicinano l'una all'altra perché confinano le fluttuazioni del campo elettromagnetico. Il fisico olandese Hendrick Casimir predisse per la prima volta l'effetto nel 1948.

Allo stesso modo, il lavoro attuale si è concentrato sullo studio della forza indotta dalla fluttuazione tra due piastre; in questo caso le placche erano immerse in turbolenza isotropa, uno scenario in cui le fluttuazioni turbolente sono le stesse in tutte le direzioni. È stato progettato per illustrare come la turbolenza idrodinamica genera forza tra gli oggetti anche quando il flusso non ha una direzione preferita.

Il lavoro, i ricercatori hanno scritto, "fa luce su come le distribuzioni di energia dipendenti dalla scala della lunghezza e le strutture di vortice ad alta intensità determinano le forze di Casimir".

Ostilla-Mónico ha affermato di essere in grado di quantificare che le forze di Casimir dipendono da parametri specifici, compresa la turbolenza e il posizionamento delle piastre.

I risultati hanno implicazioni per la micro e nanoproduzione, ma Ostilla-Mónico ha affermato che il lavoro è nato dall'interesse dei ricercatori a saperne di più sul comportamento dei batteri. I batteri sono più complessi da studiare, anche computazionalmente, ma hanno stabilito che lo studio della turbolenza avrebbe offerto alcuni paralleli, perché entrambi consumano continuamente energia e generano campi di flusso simili.

"La turbolenza ha bisogno di energia per andare avanti, " ha detto. "I batteri hanno bisogno di essere costantemente nutriti per poter continuare a muoversi".