La fuerza de Casimir y la superconductividad son dos efectos cuánticos bien conocidos. Estos fenómenos se han estudiado a fondo por separado, pero ¿qué sucede cuando estos efectos se combinan en un solo experimento? Ahora, La Universidad Tecnológica de Delft ha creado un microchip en el que se colocaron dos cables muy cerca para medir las fuerzas de Casimir que actúan sobre ellos cuando se vuelven superconductores.

¿Está realmente vacío el vacío? La mecánica cuántica nos dice que en realidad está plagado de partículas. En la década de 1940, Los físicos holandeses Hendrik Casimir y Dirk Polder predijeron que cuando dos objetos se colocan muy cerca, aproximadamente una milésima parte del diámetro de un cabello humano, este mar de "partículas de vacío" las empuja juntas, un fenómeno conocido como efecto Casimir. Esta fuerza de atracción está presente entre todos los objetos e incluso establece límites fundamentales a qué tan cerca podemos colocar componentes juntos en microchips.

La superconductividad es otro fenómeno cuántico bien conocido, también descubierto por un holandés, Heike Kamerlingh Onnes, a principios del siglo XX. Describe cómo ciertos materiales, como el aluminio o el plomo, permitir que la electricidad fluya a través de ellos sin ninguna resistencia a temperaturas criogénicas. Durante los últimos 100 años, Los superconductores han revolucionado nuestra comprensión de la física y son responsables de los trenes que levitan magnéticamente. Imágenes por resonancia magnética e incluso estaciones de telefonía móvil.

Fuera de alcance

Si bien el efecto Casimir y la superconductividad son fenómenos cuánticos ampliamente estudiados, casi no se sabe nada sobre la interacción entre los dos, y aquí es donde algunos físicos creen que podrían encontrarse algunos de los próximos avances científicos. La fuerza de Casimir se ha demostrado de manera concluyente entre varios materiales. Sin embargo, el uso de superconductores para medir el efecto ha permanecido fuera de su alcance debido a los inmensos desafíos tecnológicos a temperaturas ultra frías.

En una nueva publicación en Cartas de revisión física , Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft han introducido un sensor novedoso de última generación que les permite medir las fuerzas entre superconductores estrechamente espaciados por primera vez. El sensor consta de un microchip en el que se colocan dos cuerdas muy próximas. Estos cables luego se pueden enfriar a temperaturas criogénicas, haciéndolos superconductores. "Las cuerdas tienen agujeros en el centro que actúan como un resonador óptico, ", dijo el líder del grupo Simon Gröblacher." La luz láser de cierta longitud de onda queda atrapada allí. Podemos usar esta luz para medir pequeños desplazamientos entre los dos cables, lo que significa que podemos medir las fuerzas que actúan sobre ellos a cualquier temperatura ".

Exámenes adicionales

Con su sensibilidad a la fuerza sin precedentes, los investigadores también pueden probar algunas teorías altamente especulativas de la gravedad cuántica a temperaturas cercanas al cero absoluto, un santo grial de la física. "Podríamos refutar una de las teorías de la gravedad cuántica más improbables y controvertidas, que predijo que deberíamos ver un fuerte efecto similar al de Casimir debido a los campos gravitacionales que rebotan en los superconductores, "dijo Richard Norte, el primer autor del artículo. "No medimos tal efecto con nuestra sensibilidad actual". Si hay un efecto Casimir gravitacional, es más sutil de lo que predijo esta teoría.

Los nuevos microchips allanan el camino para nuevos experimentos en un territorio de la ciencia inexplorado donde estos dos famosos efectos cuánticos chocan. Los investigadores esperan aumentar aún más la sensibilidad de sus sensores de microchip en un futuro cercano y potencialmente sondear el efecto Casimir entre superconductores de alta temperatura. Sigue siendo una pregunta abierta cómo, exactamente, la superconductividad funciona en estos materiales exóticos, y los experimentos de Casimir podrían iluminar la física subyacente.