A força de Casimir e a supercondutividade são dois efeitos quânticos bem conhecidos. Esses fenômenos foram exaustivamente estudados separadamente, mas o que acontece quando esses efeitos são combinados em um único experimento? Agora, A Delft University of Technology criou um microchip no qual dois fios foram colocados próximos para medir as forças de Casimir que agem sobre eles quando se tornam supercondutores.

O vácuo está realmente vazio? A mecânica quântica nos diz que na verdade está fervilhando de partículas. Na década de 1940, Os físicos holandeses Hendrik Casimir e Dirk Polder previram que, quando dois objetos são colocados muito próximos, cerca de um milésimo do diâmetro de um cabelo humano, este mar de 'partículas de vácuo' os empurra juntos - um fenômeno conhecido como efeito Casimir. Esta força atrativa está presente entre todos os objetos e até mesmo estabelece limites fundamentais para quão perto podemos colocar componentes em microchips.

A supercondutividade é outro fenômeno quântico bem conhecido, também descoberto por um holandês, Heike Kamerlingh Onnes, no início do século 20. Descreve como certos materiais, como alumínio ou chumbo, permitem que a eletricidade flua através deles sem qualquer resistência em temperaturas criogênicas. Nos últimos 100 anos, supercondutores revolucionaram nossa compreensão da física e são responsáveis ​​por trens levitados magneticamente, Varreduras de ressonância magnética e até estações de telefonia móvel.

Fora do alcance

Embora o efeito Casimir e a supercondutividade sejam fenômenos quânticos amplamente estudados, quase nada se sabe sobre a interação entre os dois, e é aqui que alguns físicos pensam que podem estar alguns dos próximos avanços científicos. A força Casimir foi demonstrada conclusivamente entre vários materiais. Contudo, o uso de supercondutores para medir o efeito permaneceu fora de alcance devido aos imensos desafios tecnológicos em temperaturas ultra-frias.

Em uma nova publicação em Cartas de revisão física , pesquisadores da Delft University of Technology introduziram um novo sensor de última geração que lhes permite medir as forças entre supercondutores próximos pela primeira vez. O sensor consiste em um microchip no qual duas cordas são colocadas próximas. Esses fios podem então ser resfriados a temperaturas criogênicas, tornando-os supercondutores. "As cordas têm orifícios no centro que funcionam como um ressonador óptico, "disse o líder do grupo Simon Gröblacher." A luz laser de um determinado comprimento de onda fica presa lá. Podemos usar essa luz para medir pequenos deslocamentos entre os dois fios, o que significa que podemos medir as forças que atuam sobre eles em qualquer temperatura. "

Testes adicionais

Com sua sensibilidade à força sem precedentes, os pesquisadores também são capazes de investigar algumas teorias altamente especulativas da gravidade quântica em temperaturas próximas do zero absoluto - um santo graal da física. "Poderíamos refutar uma das teorias da gravidade quântica mais improváveis ​​e controversas, que previu que deveríamos ver um forte efeito semelhante ao de Casimir devido aos campos gravitacionais ricocheteando nos supercondutores, "disse Richard Norte, o primeiro autor do artigo. "Não medimos esse efeito com nossa sensibilidade atual." Se houver um efeito Casimir gravitacional, é mais sutil do que essa teoria previu.

Os novos microchips abrem caminho para novos experimentos em um território desconhecido da ciência, onde esses dois famosos efeitos quânticos colidem. Os pesquisadores esperam aumentar ainda mais a sensibilidade de seus sensores de microchip em um futuro próximo e, potencialmente, sondar o efeito Casimir entre supercondutores de alta temperatura. Ainda é uma questão em aberto como, exatamente, a supercondutividade funciona nesses materiais exóticos, e os experimentos de Casimir poderiam iluminar a física subjacente.