Depiction of the clamping device and how it works. Credit: Jake Pate, UC Merced
scitechdaily.com - 7spymania.com
Μια συνεργασία μεταξύ ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Δυτικής Αυστραλίας και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Merced έχει προσφέρει έναν νέο τρόπο μέτρησης μικροσκοπικών δυνάμεων και χρήσης τους για τον έλεγχο αντικειμένων.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στη Φυσική Φυσική, καθοδηγείται από κοινού από τον καθηγητή Michael Tobar, από τη Σχολή Φυσικής, Μαθηματικών και Πληροφορικής της UWA και επικεφαλής ερευνητής στο Κέντρο Αριστείας του Australian Research Council for Engineered Quantum Systems και του Dr. Jacob Pate από το Πανεπιστήμιο του Merced.
Ο καθηγητής Tobar είπε ότι το αποτέλεσμα επέτρεψε έναν νέο τρόπο χειρισμού και ελέγχου μακροσκοπικών αντικειμένων με τρόπο μη επαφής, επιτρέποντας αυξημένη ευαισθησία χωρίς να προσθέσετε απώλεια.
Μόλις θεωρήθηκε ότι έχει μόνο ακαδημαϊκό ενδιαφέρον, αυτή η μικρή δύναμη - γνωστή ως δύναμη Casimir - προσελκύει πλέον ενδιαφέρον σε τομείς όπως η μετρολογία (η επιστήμη της μέτρησης) και η αίσθηση.
«Εάν μπορείτε να μετρήσετε και να χειριστείτε τη δύναμη Casimir σε αντικείμενα, τότε κερδίζουμε τη δυνατότητα να βελτιώσουμε την ευαισθησία δύναμης και να μειώσουμε τις μηχανικές απώλειες, με τη δυνατότητα να επηρεάσουμε έντονα την επιστήμη και την τεχνολογία», δήλωσε ο καθηγητής Tobar.
«Τώρα έχουμε δείξει ότι είναι επίσης δυνατό να χρησιμοποιήσουμε τη δύναμη για να κάνουμε ''δροσερά'' πράγματα. Αλλά για να το κάνουμε αυτό, πρέπει να αναπτύξουμε τεχνολογία ακριβείας που μας επιτρέπει να ελέγξουμε και να χειριστούμε αντικείμενα με αυτή τη δύναμη. " - Καθηγητής Michael Tobar
«Για να το καταλάβουμε αυτό, πρέπει να ερευνήσουμε την παράξενη κβαντική φυσική. Στην πραγματικότητα δεν υπάρχει τέλειο κενό - ακόμη και σε κενό χώρο σε μηδενική θερμοκρασία, εικονικά σωματίδια, όπως φωτόνια, τρεμοπαίζουν μέσα και έξω από την ύπαρξη.
«Αυτές οι διακυμάνσεις αλληλεπιδρούν με αντικείμενα που τίθενται σε κενό και στην πραγματικότητα ενισχύονται σε μέγεθος καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, προκαλώντας μια μετρήσιμη δύναμη από το« τίποτα »- αλλιώς γνωστή ως δύναμη Casimir.
«Αυτό είναι βολικό γιατί ζούμε σε θερμοκρασία δωματίου. Τώρα έχουμε δείξει ότι είναι επίσης δυνατό να χρησιμοποιήσουμε τη δύναμη για να κάνουμε δροσερά πράγματα. Αλλά για να το κάνουμε αυτό, πρέπει να αναπτύξουμε τεχνολογία ακριβείας που μας επιτρέπει να ελέγχουμε και να χειριζόμαστε αντικείμενα με αυτήν τη δύναμη.
Ο καθηγητής Tobar είπε ότι οι ερευνητές μπόρεσαν να μετρήσουν τη δύναμη Casimir και να χειριστούν τα αντικείμενα μέσω φωτονικής κοιλότητας μικροκυμάτων ακριβείας, γνωστή ως κοιλότητα επανεισόδου, σε θερμοκρασία δωματίου, χρησιμοποιώντας μια διάταξη με μια λεπτή μεταλλική μεμβράνη χωρισμένη από την κοιλότητα επανεισόδου , εξαιρετικά ελεγχόμενο σε περίπου το πλάτος ενός κόκκου σκόνης.
"Λόγω της δύναμης Casimir μεταξύ των αντικειμένων, η μεταλλική μεμβράνη, η οποία κάμπτεται εμπρός και πίσω, είχε τις ελατηριώδεις ταλαντώσεις της τροποποιημένες σημαντικά και χρησιμοποιήθηκε για τον χειρισμό των ιδιοτήτων του συστήματος μεμβράνης και επανεισόδου με μοναδικό τρόπο," αυτός είπε.
"Αυτό επέτρεψε τάξεις μεγέθους της ευαισθησίας στη δύναμη και την ικανότητα ελέγχου της μηχανικής κατάστασης της μεμβράνης"
scitechdaily.com - 7spymania.com
Reference: “Casimir spring and dilution in macroscopic cavity optomechanics” by J. M. Pate, M. Goryachev, R. Y. Chiao, J. E. Sharping and M. E. Tobar, 3 August 2020, Nature Physics.
DOI: 10.1038/s41567-020-0975-9
