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Efecto Casimir gigante predicho dentro de metamateriales
Los metamateriales son sustancias exóticas diseñadas para dirigir las ondas electromagnéticas de formas que son imposibles con las cosas ordinarias. Una de sus propiedades más interesantes es que pueden doblar la luz de una manera matemáticamente equivalente a la forma en que el espacio-tiempo dobla la luz.
Esta equivalencia formal significa que los metamateriales pueden reproducir en el laboratorio el comportamiento exacto de la luz, no solo en nuestro espacio-tiempo, sino en muchos otros que solo se han conjeturado hasta ahora. Esto permite a los físicos usar metamateriales para simular agujeros negros, big bangs e incluso multiversos.
Hoy, Tian-Ming Zhao y Rong-Xin Miao de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei utilizan este tipo de pensamiento para hacer una predicción sorprendente sobre el efecto Casimir dentro de ciertos metamateriales.
El efecto Casimir surge porque nuestro vacío se llena con una vorágine de ondas que entran y salen de la existencia en las escalas más pequeñas. La consecuencia más conocida de esto es la conocida fuerza de Casimir, que empuja juntas dos placas conductoras colocadas juntas.
La explicación es que cuando la distancia entre las placas es lo suficientemente pequeña, puede excluir cualquier ola que sea demasiado grande para caber en el espacio. Como no hay nada entre las placas que se oponga al efecto de estas ondas, generan una fuerza que empuja las placas juntas.
Esta fuerza de Casimir opera en una escala diminuta, tan pequeña que solo se midió por primera vez en 1997. Pero no es insignificante. A una separación de 10 nm, la fuerza es equivalente a 1 atmósfera (aunque la fuerza real depende de varios factores, como la forma precisa de los objetos cercanos).
Por supuesto, las propiedades de las ondas de vacío dependen en gran medida del medio en el que existen. Por lo tanto, no es difícil imaginar que diferentes espaciotiempo podrían tener un impacto significativo en el tamaño del efecto Casimir.
Esto es exactamente lo que muestran Zhao y Miao. Dicen que en un tipo particular de espacio electromagnético llamado espacio Rindler, el efecto Casimir es enorme. La idea esencial aquí es que el espacio puede diseñarse para permitir que operen solo ciertas longitudes de onda. Si las propiedades electromagnéticas del espacio de Rindler coinciden con la temperatura ambiente, entonces este tipo de ondas térmicas pueden dominar la energía de Casimir.
Eso hace que la energía de Casimir sea enorme. Zhao y Miao calculan que en un laboratorio a 300 K (temperatura ambiente), la energía de Casimir sería unas 10 ^ 11 veces mayor que el valor del espacio libre. Esa es una diferencia significativa que debería hacer que estos efectos sean accesibles de una manera completamente nueva para una audiencia mucho más amplia.
Zhao y Miao también dicen que este tipo de material debería ser relativamente sencillo de construir, capa por capa.
Lo que eso significa es que no pasará mucho tiempo antes de que alguien construya este tipo de material y muestre el efecto Casimir gigante por primera vez. Estaremos mirando.
Ref: arxiv.org/abs/1110.1919 : Efecto Casimir enorme a temperatura finita en el espacio de Rindler electromagnético