Американские физики доказали, что в расчеты эффекта Казимира для некоторых микромеханических устройств вкралась ошибка, которая принципиально меняет ответ. При правильном подходе вычисление дает не отталкивание, а притяжение. Таким образом, проблема преодоления «универсальной склеивающей силы» при конструировании механизмов микронных размеров по-прежнему остается.
Микромеханика и нанотехнологии станут реальностью в самом ближайшем будущем. Отдельные механические узлы микронного размера уже конструируются и изучаются в лабораториях. Однако прежде, чем сложные микромеханические устройства действительно заработают, необходимо будет преодолеть одно фундаментальное препятствие — универсальную силу трения покоя, вызванную эффектом Казимира.
Эффект Казимира, открытый теоретически почти 60 лет назад и многократно подтвержденный экспериментально, состоит в притяжении незаряженных предметов в вакууме. Происхождение этой силы притяжения — всё те же электромагнитные взаимодействия, только в завуалированном виде. Обычно этот эффект объясняют так называемыми «нулевыми флуктуациями» электромагнитного поля в вакууме, однако по своей сути он является всего лишь проявлением обычных сил ван-дер-Ваальса (разновидности межмолекулярного взаимодействия).
Сила Казимира обладает двумя важнейшими свойствами: она тем больше, чем ближе расположены объекты, и она никак не устранима. Поэтому для микроскопических механических устройств сила Казимира будет играть роль «универсального клея», который будет стремиться слепить все части машины вместе и не даст им двигаться.
В принципе, существует лазейка, позволяющая обуздать силу Казимира: надо найти такую геометрическую форму, для которой притяжение сменилось бы на отталкивание. Вычисления нескольких групп, проведенные еще в 1980-е годы, показывали, что в микропоршне прямоугольного сечения преобладает отталкивающая сила Казимира. Поэтому, комбинируя притяжение и отталкивание, можно устранить склеивающий эффект казимировых сил.
Физики из Массачусетского технологического института и Центра теоретической физики в Кембридже (штат Массачусетс, США), авторы опубликованной на днях статьи M. P. Hertzberg et al., Physical Review Letters 95, 250402, 15 December 2005 (статья доступна также как quant-ph/0509071), доказывают, что эти результаты были ошибочны. Ошибка заключалась не в вычислениях, а в самой постановке задачи.
Вообще говоря, практически все расчеты эффекта Казимира до недавнего времени содержали скрытое предположение: вычисления проводились в приближении бесконечно сильного электромагнитного взаимодействия. В большинстве случаев это приближение очень слабо влияло на ответ, и именно поэтому оно долгое время оставалось незамеченным. Однако в этой ситуации всё оказалось иначе. Авторы работы выяснили, что в случае микроскопического поршня правильный подход к задаче полностью меняет результат: вместо отталкивания снова получается притяжение, причем не только для прямоугольной, но и для произвольной формы поршня.
Таким образом, трудность в создании микромеханических устройств остается. Теоретики же получили урок: необходимо всегда следить за скрытыми предположениями в вычислениях.
Игорь Иванов
|
Последние новости: Физика, Игорь Иванов
Астрономические наблюдения недели
Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):
Новости науки по темам:
антропология,
археология,
астрономическая научная картинка дня,
астрономия,
биология,
биотехнологии,
генетика,
геология,
затмения,
информационные технологии,
космос,
лингвистика,
математика,
медицина,
нанотехнологии,
наука в России,
наука и общество,
Нобелевские премии,
палеонтология,
психология,
технологии,
физика,
химия,
эволюция,
экология,
энергетика,
этология
Новости науки по авторам:
Дарья Баранова,
Вера Башмакова,
Александр Бердичевский,
Максим Борисов,
Варвара Веденина,
Александр Венедюхин,
Михаил Волович,
Алексей Гиляров,
Николай Горностаев,
Юрий Ерин,
Анастасия Еськова,
Дмитрий Замолодчиков,
Игорь Иванов,
Мария Кирсанова,
Дмитрий Кирюхин,
Александр Козловский,
Алексей Левин,
Андрей Логинов,
Лейла Мамирова,
Александр Марков,
Мария Медникова,
Вадим Мокиевский,
Максим Нагорных,
Елена Наймарк,
Петр Петров,
Александр Пиперски,
Константин Попадьин,
Сергей Попов,
Роман Ракитов,
Татьяна Романовская,
Александр Самардак,
Александр Сергеев,
Андрей Сидоренко,
Даниил Смирнов,
Любовь Стрельникова,
Алексей Тимошенко,
Мария Шнырёва
Новости науки по месяцам: 2012 II, I
2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I
Научные новости у наших партнеров:
«Биомолекула», «В мире науки», «Вокруг света», Газета.ру, Грани.ру, Лента.ру, «Наука и жизнь», «Популярная механика», Gzt.ru
|  | |
Подробнее
e-mail: 
