Estrategia de diseño para combatir la fuerza de casimir
(NC&T) Este fenómeno, que parece cosa de magia, es conocido como la fuerza de Casimir. Ésta ha sido bien documentada por medio de experimentos. Su causa está en el corazón de la física cuántica: el espacio aparentemente vacío no lo está en realidad, sino que contiene partículas virtuales asociadas con las fluctuaciones de campos electromagnéticos. Estas partículas empujan las placas desde el exterior hacia el interior, y también desde el interior hacia el exterior. Sin embargo, sólo las partículas virtuales de las longitudes de onda más cortas pueden encajar en el espacio entre las placas, de manera que la presión hacia el exterior es ligeramente menor que la presión hacia el interior. El resultado es que las placas son forzadas a unirse.
Ahora, físicos de la Universidad de Florida han comprobado que pueden reducir la fuerza de Casimir recurriendo a la estrategia de alterar la superficie de las placas. El descubrimiento podría servir para mitigar un problema común con los MEMS, diminutos sistemas microelectromecánicos que ya se han comenzado a usar en un amplio conjunto de productos cotidianos. El problema en cuestión es el de que dos objetos muy pequeños y muy cercanos tienden a pegarse. Y cuanto más se miniaturicen estos MEMS, más les afectarán las fuerzas cuánticas.
Aunque este fenómeno tiene muchas causas, incluyendo, por ejemplo, la presencia de moléculas de agua que tienden a agruparse, la fuerza de Casimir puede contribuir. Tales efectos cuánticos podrían llegar a ser muy importantes cuando las separaciones entre los componentes en las maquinarias diminutas se encojan desde las dimensiones micrométricas hasta las nanométricas.
En la última investigación, los físicos alteraron radicalmente la forma de algunas placas de metal, corrugándolas con "zanjas" uniformemente espaciadas para que se parecieran a una especie de peine tridimensional. Entonces compararon las fuerzas de Casimir generadas por estos objetos corrugados, con las fuerzas generadas por las placas normales, y también los efectos de una esfera de metal sobre unos y otros.
Estructura en forma de peine de la placa metálica. (Foto: Yiliang Bao y Jie Zoue/University of Florida)
¿El resultado? La fuerza es más pequeña para el objeto corrugado, pero no tan pequeña como los investigadores anticiparon. Si al corrugar el metal se reduce su área total a la mitad, la fuerza de Casimir se reduce sólo entre el 30 y el 40 por ciento.
