A força é forte não apenas na tradição de Star Wars, mas também como uma propriedade fundamental da física. Por exemplo, os cientistas podem colocar duas placas de metal descarregadas juntas no vácuo, e "voila!" —- eles se atrairão como Luke Skywalker e seu sabre de luz de confiança.

Em 1948, O físico teórico holandês Hendrick Casimir primeiro previu uma força atrativa responsável por esse efeito - mais tarde apelidada de efeito Casimir. Meio século depois, em 1996, a força de Casimir foi medida experimentalmente pela primeira vez por Steve Lamoreaux no Laboratório Nacional de Los Alamos.

Mas, assim como o lado claro e escuro da força em Star Wars, cientistas se perguntam, pode haver um tipo igual, porém oposto, de força Casimir?

"Entre dois materiais semelhantes, esta força sempre corresponde a uma força Casimir atrativa, independentemente dos materiais de mediação, "disse o físico da Universidade do Estado do Arizona, Frank Wilczek." No entanto, em princípio, a força de Casimir pode ser repulsiva.

Wilczek explica que a geração de uma força repulsiva de Casimir ganhou muito interesse em aplicações práticas, como a indústria de semicondutores, à medida que os chips têm crescido cada vez mais com recursos de escala atômica.

"Nos últimos anos, pessoas têm dedicado esforços substanciais para realizar as forças repulsivas de Casimir, especialmente com vista a aplicações para nano-dispositivos e coloides, que pode conter partes próximas que se deseja manter separadas. "

Agora, Wilczek, junto com o colega Qing-Dong Jiang da Universidade de Estocolmo, mostraram pela primeira vez que a força Casimir pode ser revertida e tornada repulsiva, sintonizável ou aprimorado, dependendo das propriedades do material inserido entre as placas.

"Descobrimos que a força Casimir pode, em função da distância, oscilar entre atraente e repulsivo, e que pode ser ajustado pela aplicação de um campo magnético externo, " disse

Wilczek, um professor de física na ASU que também tem nomeações para o corpo docente do Massachusetts Institute of Technology e da Stockholm University.

Longe de ser uma ciência sobre nada, o "material" dentro do espaço vazio de vácuos entre as duas placas de metal, por causa dos efeitos quânticos, são, na verdade, rios repletos de uma força invisível - ondas eletromagnéticas que contêm energia inexplorada. Durante o efeito Casimir, conforme as placas são movidas juntas, algumas das ondas no vácuo são gradualmente espremidas, dando mais energia ao ambiente, e causando a força atrativa.

O vácuo é preenchido com flutuações quânticas do campo eletromagnético - fótons virtuais que entram e saem da existência - que se supõe que se comportem da mesma maneira. Para tornar as placas repulsivas e sintonizáveis, Wilczek e o colega Qing-Dong Jiang da Universidade de Estocolmo inseriram um material entre as placas que quebra esse comportamento. Este material "quiral" (quiral vem da palavra grega que significa mão) causa dois tipos de fótons que diferem, como sua mão esquerda e direita, ou neste caso, fótons polarizados circulares direito e esquerdo. O material faz com que os fótons tenham velocidades diferentes, podendo cada um transferir uma quantidade diferente de momento para as placas.

Wilczek e Jiang calcularam a força de Casimir entre duas placas para dois tipos de materiais quirais intervenientes e em diferentes temperaturas. Eles descobriram que a força poderia ser ajustada mudando a distância entre as placas ou mudando a força de um campo magnético aplicado. Eles descobriram que fazer esses ajustes poderia produzir uma força repulsiva de Casimir três vezes mais forte que a força atrativa para a mesma configuração no vácuo.

"A chave para realizar as forças repulsivas de Casimir entre objetos semelhantes é inserir um material quiral intermediário entre eles, "disse Wilczek." A força quiral Casimir tem várias características distintas:pode ser oscilatória, sua magnitude pode ser grande, e pode variar em resposta a campos magnéticos externos. "

A esperança é que esses resultados forneçam aos físicos e engenheiros interessados ​​em semicondutores e nanodispositivos uma nova maneira de explorar os comportamentos e propriedades de diferentes materiais no nível quântico.

"Através da conexão desta força com propriedades de materiais mensuráveis ​​de forma independente, obtém-se uma grande quantidade de fenômenos previstos que refletem diretamente os efeitos macroscópicos das flutuações quânticas. "

E talvez, os cientistas podem até obter um pouco de inspiração inovadora explorando seu geek interior de Star Wars a partir de uma das citações de filme mais famosas de Darth Vader:"Não subestime a força."