Команда из американских и австралийских физиков использовала эффект Казимира для удержания и перемещения тонкой мембраны. Сам эффект заключается в притяжении двух проводящих тел на небольшом расстоянии из-за флуктуаций виртуальных и термических фотонов.

Ученые научились использовать это явление для контроля напряжения и добротности тончайшей пластинки. В будущем это потенциально поможет создать инструментарий для дистанционного управления системами резонаторов без введения в них энергетических потерь. Статья опубликована в журнале Nature Physics.

Согласно квантовой теории поля, в нашем мире не существует абсолютного вакуума. Даже если каким-то образом полностью избавиться от материи в некоторой области пространства, на ее месте непрерывно будут рождаться и исчезать пары из виртуальных частиц и античастиц. Такому явлению сопутствуют флуктуации связанных с этими частицами полей, в том числе электромагнитнитных, квантами которых являются фотоны.

В любой точке пространства непрерывно рождаются и исчезают виртуальные фотоны произвольной частоты, однако на их спектр можно наложить ограничения. Так, между двумя параллельными проводящими пластинами может родиться только виртуальный фотон, частота которого соответствует длине стоячей волны между этими проводниками. При этом снаружи пластин таких ограничений нет, а значит виртуальных фотонов там будет больше. Поэтому давление этих квантов электромагнитного поля на внешние стенки пластин будет превышать давление на внутренние, из-за чего проводники будут притягиваться.

Этот эффект в 1948 году открыл голландский физик Хендрик Казимир. Позже этот эффект теоретически обобщили на тела произвольной формы и различной диэлектрической проницаемости, однако достаточно точные эксперименты по проверке предсказаний Казимира удалось поставить только в 1997 году.

Недавно стало известно и о подтверждении теоретически предсказанного термического эффекта Казимира — похожего явления, которое можно наблюдать при ненулевых температурах. Он происходит не из-за рождения и исчезновения виртуальных частиц, а из-за вполне реальных термических фотонов. Они, в свою очередь, как и в классическом эффекте Казимира, порождают флуктуации электромагнитного поля, но природа этих колебаний уже не квантовая, а термическая.

Сейчас появляется все больше и больше указаний на то, что сила Казимира может оказаться очень полезным инструментом для физиков.

Так, Джейкоб Пэйт (Jacob Pate) из Калифорнийского университета в своей работе предложил способ исследования эффекта Казимира с помощью микроволнового резонатора и его использование для изменения механических характеристик тонких проводящих мембран.