Investigadores de la Universidad Politécnica Pedro el Grande de San Petersburgo (SPbPU) han propuesto un nuevo enfoque para describir la interacción de los metales con las fluctuaciones electromagnéticas (es decir, con ráfagas aleatorias de campos eléctricos y magnéticos). Los resultados obtenidos tienen aplicaciones tanto en física fundamental, y para la creación de nanodispositivos para diversos fines. El artículo fue publicado en Revista Física Europea C .

El funcionamiento de los microdispositivos utilizados en la tecnología moderna está influenciado por la fuerza de Casimir causada por fluctuaciones electromagnéticas. Esta es la fuerza de atracción que actúa entre dos superficies en el vacío. Tal interacción entre cuerpos eléctricamente neutros ubicados a una distancia de menos de un micrómetro fue teóricamente descrita a mediados del siglo XX por el académico Evgeny Lifshitz. En algunos casos, sin embargo, La teoría de Lifshitz contradecía los resultados experimentales. Se descubrió una misteriosa paradoja en el proceso de mediciones precisas de las fuerzas de Casimir en nanodispositivos.

"Las predicciones de la teoría de Lifshitz estaban de acuerdo con los resultados de la medición solo si las pérdidas de energía de los electrones de conducción en los metales no se tenían en cuenta en los cálculos. Estas pérdidas, sin embargo, ¡existe! Es de conocimiento común que la corriente eléctrica calienta ligeramente el cable. En la literatura, esta situación se llama el rompecabezas de Casimir, "explica Galina Klimchitskaya, Profesor del Instituto de Física, Nanotecnología y Telecomunicaciones, SPbPU.

Los científicos de la Universidad Politécnica tomaron en cuenta simultáneamente las pérdidas de energía de los electrones en los metales y llegaron a un acuerdo entre las predicciones de la teoría Lifshitz y las mediciones de alta precisión de la fuerza de Casimir. Un nuevo enfoque, describir la interacción de los metales con las fluctuaciones electromagnéticas, tiene en cuenta que existen dos tipos de fluctuaciones:fluctuaciones reales (similares a los campos electromagnéticos observados), y las llamadas fluctuaciones virtuales que no se pueden observar directamente (similares a las partículas virtuales que constituyen el vacío cuántico).

"El enfoque propuesto conduce a aproximadamente la misma contribución de fluctuaciones reales a la fuerza de Casimir, como el de uso común, pero cambia significativamente la contribución de las fluctuaciones virtuales. Como resultado, La teoría de Lifshitz está de acuerdo con el experimento, teniendo en cuenta las pérdidas de energía de los electrones en los metales, "dice Vladimir Mostepanenko, Profesor del Instituto de Física, Nanotecnología y Telecomunicaciones, SPbPU.

Los resultados publicados se refieren a metales no magnéticos. En el futuro, los investigadores planean extender los resultados a materiales con propiedades ferromagnéticas. Por lo tanto, habrá una oportunidad para el cálculo confiable y la creación de más nanodispositivos en miniatura operados bajo la influencia de la fuerza de Casimir.