La Fuerza de Casimir es un efecto bien conocido que se origina en la fluctuación cuántica de los campos electromagnéticos en el vacío. Ahora, un grupo internacional de investigadores ha informado de un contrapunto a esa teoría, contribuyendo a la comprensión de las fluctuaciones de energía dentro de los fluidos.

Por último, dijo Rodolfo Ostilla-Mónico, el objetivo es aplicar los hallazgos para comprender mejor el comportamiento colectivo de las bacterias y otros organismos. Ostilla-Mónico, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Houston, es coautor correspondiente de un artículo que describe el descubrimiento, publicado el viernes en Avances de la ciencia .

El efecto habitual de la Fuerza Casimir es bien conocido, Dijo Ostilla-Mónico. "Esto es un análogo a esta fuerza en un sistema no cuántico. Estamos especialmente interesados ​​en las implicaciones biológicas".

Además de Ostilla-Mónico, Los investigadores involucrados en el proyecto incluyen a Daniel Putt, estudiante de posgrado en UH; Vamsi Spandan de la Universidad de Harvard; y Alpha A. Lee de la Universidad de Cambridge.

El trabajo se basa en la Fuerza de Casimir, uno de los principios rectores de la física que describe una fuerza que surge de las interminables ondas electromagnéticas que se encuentran en el vacío. Sugiere que un vacío, en lugar de estar vacío, está lleno de energía, y esto se demuestra midiendo la fuerza a medida que dos placas colocadas en el vacío se atraen y se acercan entre sí porque limitan las fluctuaciones del campo electromagnético. El físico holandés Hendrick Casimir predijo por primera vez el efecto en 1948.

El trabajo actual se centró de manera similar en el estudio de la fuerza inducida por fluctuación entre dos placas; en este caso las placas se sumergieron en turbulencia isotrópica, un escenario en el que las fluctuaciones turbulentas son las mismas en todas las direcciones. Fue diseñado para ilustrar cómo la turbulencia hidrodinámica genera fuerza entre objetos incluso cuando el flujo no tiene una dirección preferida.

La obra, los investigadores escribieron, "arroja luz sobre cómo las distribuciones de energía dependientes de la escala de longitud y las estructuras de vórtices de alta intensidad determinan las fuerzas de Casimir".

Ostilla-Mónico dijo que pudieron cuantificar que las fuerzas de Casimir dependen de parámetros específicos, incluyendo turbulencia y posicionamiento de las placas.

Los hallazgos tienen implicaciones para la micro y nanofabricación, pero Ostilla-Mónico dijo que el trabajo surgió del interés de los investigadores en aprender más sobre el comportamiento de las bacterias. Las bacterias son más complejas de estudiar, incluso computacionalmente, pero determinaron que el estudio de la turbulencia ofrecería algunos paralelos, porque ambos consumen energía continuamente y generan campos de flujo similares.

"La turbulencia necesita energía para continuar, ", dijo." Las bacterias necesitan ser alimentadas constantemente para poder seguir moviéndose ".