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Primera observación del efecto Casimir dinámico
Una de las predicciones más sorprendentes de la teoría cuántica moderna es que el vacío del espacio no está vacío. De hecho, la teoría cuántica predice que está repleta de partículas virtuales que entran y salen de la existencia.
Así que comience Christopher Wilson de la Universidad de Chalmers en Suecia y sus amigos en su artículo maravillosamente legible sobre una pieza científica bastante extraordinaria.
Esta vorágine de actividad cuántica está lejos de ser benigna. Los físicos saben desde 1948 que si dos espejos planos se mantienen juntos y paralelos entre sí, estas partículas virtuales los empujarán juntos.
La razón es sencilla. Cuando el espacio entre los espejos es menor que la longitud de onda de las partículas virtuales, se excluyen de este espacio. La presión de vacío dentro del espacio es menor que fuera de él y esto fuerza a los espejos.
Este es el estático Efecto Casimir y fue medido por primera vez en 1998 por dos equipos en los EE. UU.
Pero hay otro fenómeno llamado dinámico Efecto Casimir que nunca se ha visto.
Ocurre cuando un espejo se mueve por el espacio a velocidades relativistas. Esto es lo que sucede. A velocidades lentas, el mar de partículas virtuales puede adaptarse fácilmente al movimiento del espejo y continuar existiendo en pares y luego desaparecer mientras se aniquilan entre sí.
Pero cuando la velocidad del espejo comienza a coincidir con la velocidad de los fotones, en otras palabras, a velocidades relativistas, algunos fotones se separan de sus compañeros y, por lo tanto, no se aniquilan. Estos fotones virtuales se vuelven reales y el espejo comienza a producir luz.
Esa es la teoría. El problema en la práctica es que es difícil conseguir que un espejo ordinario se mueva a velocidades parecidas a las de la relativista.
Pero Wilson y compañía tienen un truco bajo la manga. En lugar de un espejo convencional, han utilizado una línea de transmisión conectada a un dispositivo superconductor de interferencia cuántica o SQUID. Jugar con el CALAMAR cambia la longitud eléctrica efectiva de la línea y este cambio es equivalente al movimiento de un espejo electromagnético.
Modulando el SQUID a velocidades de GHz, el espejo se mueve hacia adelante y hacia atrás. Para tener una idea de la escala, la línea de transmisión tiene solo 100 micrómetros de largo y el espejo se mueve a una distancia de aproximadamente un nanómetro. Pero la velocidad a la que lo hace significa que alcanza velocidades cercanas al 5 por ciento de la velocidad de la luz.
Entonces, habiendo perfeccionado su técnica de movimiento de espejos, todo lo que Wilson y compañía tienen que hacer es enfriar todo, luego sentarse y buscar fotones. Efectivamente, han detectado fotones de microondas que emergen del espejo en movimiento, tal como se predijo.
Terminan con una breve conclusión. Creemos que estos resultados representan la primera observación experimental del efecto Casimir dinámico.
¡Impresionante resultado!
Ref: arxiv.org/abs/1105.4714 : Observación del efecto Casimir dinámico en un circuito superconductor