Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Т. Дамур
«Мир по Эйнштейну». Глава из книги


Л. Франк
«Мой неповторимый геном». Глава из книги


В. Винниченко
Почему дельфины никогда не спят?



В память о Леониде Вениаминовиче Келдыше (07.04.1931–11.11.2016)


Н. Жизан
«Квантовая случайность». Глава из книги


Интервью с С. Ландо
Сергей Ландо: «Прорывы в математике плохо предсказуемы»


В. Гаврилов
Загадка зарянки


А. Левин
Астрономия темного


В. Мацарский
Бодался Чандра с сэром Артуром


О. Макаров
Секрет разделения







Главная / Новости науки версия для печати

Обнаружена ошибка в расчетах эффекта Казимира для микромеханических устройств


Микроскопический незаряженный металлический шарик притягивается к подложке за счет эффекта Казимира (изображение с сайта physicsweb.org)
Микроскопический незаряженный металлический шарик притягивается к подложке за счет эффекта Казимира (изображение с сайта physicsweb.org)

Американские физики доказали, что в расчеты эффекта Казимира для некоторых микромеханических устройств вкралась ошибка, которая принципиально меняет ответ. При правильном подходе вычисление дает не отталкивание, а притяжение. Таким образом, проблема преодоления «универсальной склеивающей силы» при конструировании механизмов микронных размеров по-прежнему остается.

Микромеханика и нанотехнологии станут реальностью в самом ближайшем будущем. Отдельные механические узлы микронного размера уже конструируются и изучаются в лабораториях. Однако прежде, чем сложные микромеханические устройства действительно заработают, необходимо будет преодолеть одно фундаментальное препятствие — универсальную силу трения покоя, вызванную эффектом Казимира.

Эффект Казимира, открытый теоретически почти 60 лет назад и многократно подтвержденный экспериментально, состоит в притяжении незаряженных предметов в вакууме. Происхождение этой силы притяжения — всё те же электромагнитные взаимодействия, только в завуалированном виде. Обычно этот эффект объясняют так называемыми «нулевыми флуктуациями» электромагнитного поля в вакууме, однако по своей сути он является всего лишь проявлением обычных сил ван-дер-Ваальса (разновидности межмолекулярного взаимодействия).

Сила Казимира обладает двумя важнейшими свойствами: она тем больше, чем ближе расположены объекты, и она никак не устранима. Поэтому для микроскопических механических устройств сила Казимира будет играть роль «универсального клея», который будет стремиться слепить все части машины вместе и не даст им двигаться.

В принципе, существует лазейка, позволяющая обуздать силу Казимира: надо найти такую геометрическую форму, для которой притяжение сменилось бы на отталкивание. Вычисления нескольких групп, проведенные еще в 1980-е годы, показывали, что в микропоршне прямоугольного сечения преобладает отталкивающая сила Казимира. Поэтому, комбинируя притяжение и отталкивание, можно устранить склеивающий эффект казимировых сил.

Физики из Массачусетского технологического института и Центра теоретической физики в Кембридже (штат Массачусетс, США), авторы опубликованной на днях статьи M. P. Hertzberg et al., Physical Review Letters 95, 250402, 15 December 2005 (статья доступна также как quant-ph/0509071), доказывают, что эти результаты были ошибочны. Ошибка заключалась не в вычислениях, а в самой постановке задачи.

Вообще говоря, практически все расчеты эффекта Казимира до недавнего времени содержали скрытое предположение: вычисления проводились в приближении бесконечно сильного электромагнитного взаимодействия. В большинстве случаев это приближение очень слабо влияло на ответ, и именно поэтому оно долгое время оставалось незамеченным. Однако в этой ситуации всё оказалось иначе. Авторы работы выяснили, что в случае микроскопического поршня правильный подход к задаче полностью меняет результат: вместо отталкивания снова получается притяжение, причем не только для прямоугольной, но и для произвольной формы поршня.

Таким образом, трудность в создании микромеханических устройств остается. Теоретики же получили урок: необходимо всегда следить за скрытыми предположениями в вычислениях.

Игорь Иванов


Комментировать



Последние новости: ФизикаИгорь Иванов

13.10
Ядерная материя близка к точке квантового фазового перехода
10.10
Нобелевская премия по физике — 2016
22.08
Наконец-то обнаружен аналог излучения Хокинга в холодном квантовом газе
17.08
Спектроскопия мюонного дейтерия обострила проблему с радиусом протона
12.08
ПК обогнал суперкомпьютеры в решении задачи трехчастичного рассеяния
05.08
Двухфотонный пик исчез в новых данных коллайдера
27.07
Рекордные по чувствительности эксперименты LUX и PandaX пока не поймали частицы темной материи
20.06
LIGO поймала новые всплески гравитационных волн
27.04
Теоретики продолжают искать объяснения двухфотонному пику
01.04
Обнаружены коллективные эффекты в поведении физиков-теоретиков

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Индикатор», «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия