Una colaboración entre investigadores de la Universidad de Australia Occidental y la Universidad de California Merced ha proporcionado una nueva forma de medir fuerzas diminutas y usarlas para controlar objetos.

La investigación, publicado hoy en Física de la naturaleza , fue dirigido conjuntamente por el profesor Michael Tobar, de la Facultad de Física de la UWA, Matemáticas y Computación e Investigador Jefe del Centro de Excelencia del Consejo de Investigación de Australia para Sistemas Cuánticos Diseñados y el Dr. Jacob Pate de la Universidad de Merced.

El profesor Tobar dijo que el resultado es una nueva forma de manipular y controlar objetos macroscópicos sin contacto, permitiendo una mayor sensibilidad sin agregar pérdida.

Una vez que se pensó que era de interés académico únicamente, esta pequeña fuerza, conocida como la fuerza de Casimir, ahora está atrayendo interés en campos como la metrología (la ciencia de la medición) y la detección.

"Si puedes medir y manipular la fuerza de Casimir en objetos, luego obtenemos la capacidad de mejorar la sensibilidad a la fuerza y ​​reducir las pérdidas mecánicas, con el potencial de impactar fuertemente la ciencia y la tecnología, "Dijo el profesor Tobar.

"Para entender esto, necesitamos profundizar en la rareza de la física cuántica. En realidad, no existe un vacío perfecto, incluso en el espacio vacío a temperatura cero, partículas virtuales, como fotones, parpadear dentro y fuera de la existencia.

"Estas fluctuaciones interactúan con los objetos colocados en el vacío y en realidad aumentan en magnitud a medida que aumenta la temperatura, causando una fuerza mensurable a partir de "nada", también conocida como la fuerza de Casimir.

"Esto es útil porque vivimos a temperatura ambiente. Ahora hemos demostrado que también es posible usar la fuerza para hacer cosas interesantes. Pero para hacer eso, necesitamos desarrollar tecnología de precisión que nos permita controlar y manipular objetos con esta fuerza ".

El profesor Tobar dijo que los investigadores pudieron medir la fuerza de Casimir y manipular los objetos a través de una cavidad fotónica de microondas de precisión. conocida como cavidad reentrante, a temperatura ambiente, utilizando una configuración con una fina membrana metálica separada de la cavidad reentrante, exquisitamente controlado hasta aproximadamente el ancho de un grano de polvo.

"Debido a la fuerza de Casimir entre los objetos, la membrana metálica, que se flexiona hacia adelante y hacia atrás, modificó significativamente sus oscilaciones en forma de resorte y se utilizó para manipular las propiedades de la membrana y el sistema de cavidad reentrante de una manera única, " él dijo.

"Esto permitió órdenes de magnitudes de mejora en la sensibilidad a la fuerza y ​​la capacidad de controlar el estado mecánico de la membrana".