Una collaborazione tra ricercatori dell'Università dell'Australia occidentale e dell'Università della California Merced ha fornito un nuovo modo per misurare piccole forze e usarle per controllare gli oggetti.

La ricerca, pubblicato oggi in Fisica della natura , è stato guidato congiuntamente dal professor Michael Tobar, dalla Scuola di Fisica dell'UWA, Matematica e informatica e ricercatore capo presso l'Australian Research Council Center of Excellence for Engineered Quantum Systems e il dottor Jacob Pate dell'Università di Merced.

Il professor Tobar ha affermato che il risultato è un nuovo modo di manipolare e controllare oggetti macroscopici in modo senza contatto, consentendo una maggiore sensibilità senza aggiungere perdite.

Una volta pensato per essere di solo interesse accademico, questa piccola forza, nota come forza di Casimir, sta attirando l'interesse in campi come la metrologia (la scienza della misurazione) e il rilevamento.

"Se puoi misurare e manipolare la forza di Casimir sugli oggetti, quindi acquisiamo la capacità di migliorare la sensibilità alla forza e ridurre le perdite meccaniche, con il potenziale per avere un forte impatto su scienza e tecnologia, " Ha detto il professor Tobar.

"Per capire questo, dobbiamo approfondire le stranezze della fisica quantistica. In realtà non esiste un vuoto perfetto, anche nello spazio vuoto a temperatura zero, particelle virtuali, come fotoni, sfarfallio dentro e fuori l'esistenza.

"Queste fluttuazioni interagiscono con gli oggetti posti nel vuoto e in realtà sono aumentate di grandezza all'aumentare della temperatura, causando una forza misurabile dal "nulla", altrimenti nota come forza di Casimir.

"Questo è utile perché viviamo a temperatura ambiente. Ora abbiamo dimostrato che è anche possibile usare la forza per fare cose interessanti. Ma per farlo, dobbiamo sviluppare una tecnologia di precisione che ci permetta di controllare e manipolare gli oggetti con questa forza".

Il professor Tobar ha affermato che i ricercatori sono stati in grado di misurare la forza di Casimir e manipolare gli oggetti attraverso una cavità fotonica a microonde di precisione, nota come cavità rientrante, a temperatura ambiente, utilizzando un allestimento con una sottile membrana metallica separata dalla cavità rientrante, squisitamente controllato a circa la larghezza di un granello di polvere.

"A causa della forza di Casimir tra gli oggetti, la membrana metallica, che si fletteva avanti e indietro, aveva le sue oscillazioni primaverili significativamente modificate ed è stato utilizzato per manipolare le proprietà della membrana e del sistema di cavità rientranti in un modo unico, " Egli ha detto.

"Ciò ha permesso ordini di grandezza di miglioramento della sensibilità alla forza e della capacità di controllare lo stato meccanico della membrana".