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Física
Estrategia de Diseño Para Combatir la Fuerza de
Casimir
8 de Septiembre de 2008.
 En
el mundo cuántico, dos placas de metal separadas por una distancia casi
infinitesimal, se atraen espontáneamente. Esto puede ser un problema si
se quiere mantener separadas a tales placas.
 Menéame
Este fenómeno, que parece cosa de magia, es conocido como la fuerza de
Casimir. Ésta ha sido bien documentada por medio de experimentos. Su
causa está en el corazón de la física cuántica: el espacio aparentemente
vacío no lo está en realidad, sino que contiene partículas virtuales
asociadas con las fluctuaciones de campos electromagnéticos. Estas
partículas empujan las placas desde el exterior hacia el interior, y
también desde el interior hacia el exterior. Sin embargo, sólo las
partículas virtuales de las longitudes de onda más cortas pueden encajar
en el espacio entre las placas, de manera que la presión hacia el
exterior es ligeramente menor que la presión hacia el interior. El
resultado es que las placas son forzadas a unirse.
Ahora, físicos de la Universidad de Florida han comprobado que pueden
reducir la fuerza de Casimir recurriendo a la estrategia de alterar la
superficie de las placas. El descubrimiento podría servir para mitigar
un problema común con los MEMS, diminutos sistemas microelectromecánicos
que ya se han comenzado a usar en un amplio conjunto de productos
cotidianos. El problema en cuestión es el de que dos objetos muy
pequeños y muy cercanos tienden a pegarse. Y cuanto más se miniaturicen
estos MEMS, más les afectarán las fuerzas cuánticas.
Aunque este fenómeno tiene muchas causas, incluyendo, por ejemplo, la
presencia de moléculas de agua que tienden a agruparse, la fuerza de
Casimir puede contribuir. Tales efectos cuánticos podrían llegar a ser
muy importantes cuando las separaciones entre los componentes en las
maquinarias diminutas se encojan desde las dimensiones micrométricas
hasta las nanométricas.
En la última investigación, los físicos alteraron radicalmente la forma
de algunas placas de metal, corrugándolas con "zanjas" uniformemente
espaciadas para que se parecieran a una especie de peine tridimensional.
Entonces compararon las fuerzas de Casimir generadas por estos objetos
corrugados, con las fuerzas generadas por las placas normales, y también
los efectos de una esfera de metal sobre unos y otros.
¿El resultado? La fuerza es más pequeña para el objeto corrugado, pero
no tan pequeña como los investigadores anticiparon. Si al corrugar el
metal se reduce su área total a la mitad, la fuerza de Casimir se reduce
sólo entre el 30 y el 40 por ciento.
Información adicional en:
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