A Força Casimir é um efeito conhecido originado da flutuação quântica de campos eletromagnéticos no vácuo. Agora, um grupo internacional de pesquisadores relatou um contraponto a essa teoria, adicionando à compreensão das flutuações de energia nos fluidos.

Em última análise, disse Rodolfo Ostilla-Mónico, o objetivo é aplicar as descobertas para entender melhor o comportamento coletivo de bactérias e outros organismos. Ostilla-Mónico, professor assistente de engenharia mecânica na Universidade de Houston, é co-autor de um artigo que descreve a descoberta, publicado sexta-feira em Avanços da Ciência .

O efeito habitual da Força Casimir é bem compreendido, Disse Ostilla-Mónico. "Este é um análogo a esta força em um sistema não quântico. Estamos especialmente interessados ​​nas implicações biológicas."

Além do Ostilla-Mónico, pesquisadores envolvidos no projeto incluem Daniel Putt, um estudante de graduação no UH; Vamsi Spandan, da Universidade de Harvard; e Alpha A. Lee da Universidade de Cambridge.

O trabalho baseia-se na Força Casimir, um dos princípios governantes da física que descreve uma força que surge das ondas eletromagnéticas intermináveis ​​encontradas no vácuo. Isso sugere que um vácuo, ao invés de estar vazio, está cheio de energia, e isso é demonstrado medindo-se a força à medida que duas placas colocadas no vácuo são atraídas e se aproximam uma da outra porque confinam as flutuações do campo eletromagnético. O físico holandês Hendrick Casimir previu o efeito pela primeira vez em 1948.

O trabalho atual também se concentrou no estudo da força induzida por flutuação entre duas placas; neste caso, as placas estavam imersas em turbulência isotrópica, um cenário em que as flutuações turbulentas são iguais em todas as direções. Ele foi projetado para ilustrar como a turbulência hidrodinâmica gera força entre objetos, mesmo quando o fluxo não tem direção preferencial.

O trabalho, os pesquisadores escreveram, "esclarece como as distribuições de energia dependentes da escala de comprimento e as estruturas de vórtices de alta intensidade determinam as forças de Casimir."

Ostilla-Mónico disse que foi capaz de quantificar que as forças de Casimir dependem de parâmetros específicos, incluindo turbulência e posicionamento das placas.

As descobertas têm implicações para a micro e nanofabricação, mas Ostilla-Mónico disse que o trabalho surgiu do interesse dos pesquisadores em aprender mais sobre o comportamento das bactérias. As bactérias são mais complexas de estudar, mesmo computacionalmente, mas eles determinaram que o estudo da turbulência ofereceria alguns paralelos, porque ambos consomem energia continuamente e geram campos de fluxo semelhantes.

"A turbulência precisa de energia para continuar, "disse ele." As bactérias precisam ser constantemente alimentadas para continuar se movendo. "