نیرویی عجیب بر ذرات نانویی
مجله علمی ایلیاد - قوانین متعددی در مقیاسهای مختلف، بر ماده حاکم هستند. با کوچکتر شدن مقیاس تکنولوژی نانو، دانشمندان توجه بیشتری به قوانین فیزیک حاکم بر مقیاسهای بسیار کوچک معطوف کردهاند. فیزیکدانان اخیراً موفق به اندازهگیری اثر «کاسیمیر» که نیرویی عجیب به کوچکترین ذرات اثر میگذارد، شدند. این نیرو توسط تعاملات بین موجهای الکترومغناطیسی ذرات در خلاء بهوجود میآید. فیزیک کلاسیک نیز در این زمینه چندان بهکار نمیآید. به همین دلیل دانشمندان از فیزیک کوانتوم برای توضیح مشاهدات خود کمک گرفتند.
«الساندرو مانیاواکس»، پروفسور فیزیک دانشگاه نیومکزیکو در گزارشی خبری اعلام کرد: «این مطالعات حائز اهمیت هستند؛ زیرا ما در حال بهبود تکنولوژی نانو هستیم و در جایی از مسیر قرار داریم که مقیاس مطالعاتی ما بسیار کوچک است و اینگونه نیروها میتوانند اثراتی از خود بر روی این ذرات بر جای بگذارند. ما میدانیم اثر کاسیمیر وجود دارد، بنابراین سعی ما بر این است که اثر کلی آن بر روی این ذرات بسیار کوچک را متوجه شویم.»
در خلال این مطالعه، مانیاواکس و گروهی بینالمللی از محققان موفق شدند تا با قیاس بین نظریات فیزیک کلاسیک و کوانتوم، اثر کاسیمیر را توصیف کنند. دریایی از فوتون داخل خلاء بر روی ذرهی نانوی چرخنده، اثری همانند اثر اصطکاک توپی بر سطح میگذارد. فوتونها سرعت چرخش ذره را کاهش داده و اثر دیگری متعاقباً بر روی آن میگذارند. جالب اینکه هیچ تماسی بین فوتونها و ذرهی نانو صورت نمیگیرد.
مایانواکس در این مورد گفت: «این ذره نانو نیرویی را متعاقباً، بهطوریکه گویا در تماس با سطحی است، متحمل میشود و جالب اینکه حتی در تماس با فوتون نیست. به جرأت میتوان گفت واکنشی عجیب در این لحظه رخ میدهد؛ اما واکنشی که ممکن است برای متخصصان این زمینه ثابت کند که در واقع برخوردی میان فوتونها و ذرات نانو وجود دارد.» آزمایشها نشان داد تغییرات در فاصلهی میان ذرات و سطح، باعث منحرف کردن اثر کاسیمیر و تغییر در شدت آن میشود. مشاهدات جدید که در مجلهی Physical Review Letters منتشر شدهاند، میتوانند به پیشرفت تکنولوژی نانو در صنایع الکترونیک و سلامت کمک کنند.
نوشته: بروکس های
ترجمه: مجله علمی ایلیاد