La fuerza es fuerte no solo en la tradición de Star Wars, sino también como una propiedad fundamental en la física. Por ejemplo, los científicos pueden colocar dos placas de metal sin carga juntas en el vacío, ¡y voilá!" —- Se atraerán entre sí como Luke Skywalker y su confiable sable de luz.

En 1948, El físico teórico holandés Hendrick Casimir predijo por primera vez una fuerza atractiva responsable de este efecto, más tarde denominado efecto Casimir. Medio siglo después, en 1996, la fuerza de Casimir fue medida experimentalmente por primera vez por Steve Lamoreaux en el Laboratorio Nacional de Los Alamos.

Pero al igual que el lado claro y oscuro de la fuerza en Star Wars, los científicos se han preguntado ¿Puede haber una fuerza de Casimir igual pero opuesta?

"Entre dos materiales similares, esta fuerza siempre corresponde a una fuerza atractiva de Casimir, independientemente de los materiales de mediación, ", dijo el físico de la Universidad Estatal de Arizona Frank Wilczek." Sin embargo, en principio, la fuerza de Casimir puede ser repulsiva ".

Wilczek explica que la generación de una fuerza de Casimir repulsiva ha ganado un gran interés en aplicaciones prácticas como la industria de los semiconductores, a medida que los chips se han vuelto cada vez más pequeños con características de escala atómica.

"En años recientes, La gente ha dedicado esfuerzos sustanciales para realizar las repulsivas fuerzas de Casimir, especialmente con miras a aplicaciones para nanodispositivos y coloides, que puede contener partes cercanas que se quieren mantener separadas ".

Ahora, Wilczek, junto con su colega Qing-Dong Jiang de la Universidad de Estocolmo, han demostrado por primera vez que la fuerza de Casimir se puede invertir y hacer repulsiva, sintonizable o mejorado, dependiendo de las propiedades del material insertado entre las placas.

"Descubrimos que la fuerza de Casimir puede, en función de la distancia, oscilar entre atractivo y repulsivo, y que se puede sintonizar mediante la aplicación de un campo magnético externo, " dijo

Wilczek, profesor de física en ASU que también tiene nombramientos en la facultad del Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de Estocolmo.

Lejos de ser una ciencia sobre nada, el "material" dentro del espacio vacío de vacíos entre las dos placas de metal, debido a los efectos cuánticos, son en realidad ríos repletos de una fuerza invisible:ondas electromagnéticas que contienen energía sin explotar. Durante el efecto Casimir, a medida que las placas se mueven juntas, algunas de las ondas en el vacío se exprimen gradualmente, dando más energía a su entorno, y provocando la fuerza de atracción.

El vacío está lleno de fluctuaciones cuánticas del campo electromagnético (fotones virtuales que aparecen y desaparecen) que se supone que se comportan de la misma manera. Para hacer los platos repulsivos y sintonizables, Wilczek y el colega de la Universidad de Estocolmo, Qing-Dong Jiang, insertaron un material entre las placas que rompe este comportamiento. Este material "quiral" (quiral proviene de la palabra griega que significa mano) provoca dos tipos de fotones que se diferencian, como la mano izquierda y la derecha, o en este caso, fotones polarizados circulares a derecha e izquierda. El material hace que los fotones tengan diferentes velocidades, cada una de las cuales puede transferir una cantidad diferente de impulso a las placas.

Wilczek y Jiang calcularon la fuerza de Casimir entre dos placas para dos tipos de materiales quirales intermedios y a diferentes temperaturas. Descubrieron que la fuerza se podía ajustar cambiando la distancia entre las placas o cambiando la fuerza de un campo magnético aplicado. Descubrieron que hacer estos ajustes podría producir una fuerza de Casimir repulsiva más de tres veces más fuerte que la fuerza de atracción para la misma configuración en el vacío.

"La clave para darse cuenta de las fuerzas de Casimir repulsivas entre objetos similares es insertar un material quiral intermedio entre ellos, ", dijo Wilczek." La fuerza quiral de Casimir tiene varias características distintivas:puede ser oscilatoria, su magnitud puede ser grande, y puede variar en respuesta a campos magnéticos externos ".

Su esperanza es que estos resultados proporcionen a los físicos e ingenieros interesados ​​en semiconductores y nanodispositivos una nueva forma de explorar los comportamientos y propiedades de diferentes materiales a nivel cuántico.

"A través de la conexión de esta fuerza con propiedades materiales mensurables independientemente, se obtiene una gran cantidad de fenómenos predichos que reflejan directamente los efectos macroscópicos de las fluctuaciones cuánticas ".

Y quizá, los científicos pueden incluso obtener un poco de inspiración innovadora al aprovechar su geek interior de Star Wars de una de las citas de películas más famosas de Darth Vader:"No subestimes la fuerza".