Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2009 № 06

Схема эффекта Казимира:

1— пластинки, 2— вакуумные флуктуации.

Эта сила притяжения, позднее названная силой Казимира, прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна 4-й степени расстояния между ними. Возникает же она так. Согласно квантовой теории поля, физический вакуум — это не абсолютная пустота. В нем постоянно рождаются и исчезают пары частиц и античастиц, происходят постоянные колебания (флуктуации) связанных с этими частицами полей — например, электромагнитных.

Однако между близко расположенными поверхностями — теми самыми тончайшими лепестками — возникают колебания не всех частот, как снаружи, а в сравнительно узком диапазоне. Получается, что давление снаружи больше, чем между лепестками, и они стремятся слипнуться.

Нечто подобное происходит, когда два корабля сближаются бортами. Между кораблями волны невелики, а вокруг волнение куда больше. И корабли — моряки хорошо это знают — могут столкнуться друг с другом.

С обыденной точки зрения сила Казимира чрезвычайно мала. Если держать пластинки друг от друга на расстоянии хотя бы двух миллиметров, она вовсе незаметна. Расстояние, на котором сила начинает ощущаться, составляет несколько микрон. Однако, будучи обратно пропорциональной 4-й степени расстояния, она очень быстро растет с его уменьшением. На расстояниях порядка 10 нанометров — сотни диаметров типичного атома — давление, создаваемое эффектом Казимира, оказывается сравнимым с атмосферным. И нанопластинки в опытах профессора Капассо слипались без всякого на них воздействия.

Все это очень мешало созданию миниатюрных сенсоров. И Федерико Капассо с коллегами стал думать, как избавиться от этого эффекта. И здесь профессору повезло. Один из его сотрудников нашел публикацию российских ученых, в которой говорилось, что эффект Казимира можно снизить и даже нейтрализовать, используя правильную комбинацию материалов.

Более тщательные исследования показали, что, если использовать вместо плоских пластин комбинации сфер и плоскостей или объектов еще более сложных форм, можно добиться, что сила притяжения в какой-то момент даже поменяет свой знак и станет силой отталкивания.

Этими результатами, в свою очередь, воспользовались профессор Ульф Леонард и доктор Томас Филбин из университета Святого Эндрюса в Шотландии. Они разработали теорию, которая позволяет выявить условия, при которых сила Казимира меняет свой знак.

Что, как говорится, и требовалось доказать. Крошечные датчики перегрузок, созданные на основе «антиэффекта Казимира», и в самом деле оказались более чувствительными и надежными.

Аналог эффекта Казимира: параллельно плывущие корабли могут столкнуться бортами.

Но на том дело не кончилось. «Нами сделан лишь первый шаг, — говорит профессор Капассо. — В будущем на основе вновь открытого эффекта можно ожидать создания левитирующих устройств, которые совершат подлинную революцию на транспорте».

И в самом деле, сила взаимного отталкивания пластин вызывает эффект поддержания их в воздухе, иными словами — эффект левитации. При этом левитирующие объекты могут перемещаться друг относительно друга с практически полным отсутствием трения. Ученые уверены, что это пригодится при создании антифрикционных покрытий для микромашин и отдельных узлов нанороботов.

Профессор Капассо также выдвинул предположение о том, что это открытие делает возможным разработку нового класса транспортных устройств. Он отметил, что, несмотря на то, что ныне удается поднять в воздух лишь нанообъекты, путь к левитации крупных объектов уже открыт, поскольку основные механизмы и принципы этого процесса учеными уже изучены.

С. ЗИГУНЕНКО, научный обозреватель «ЮТ»

ГАСТРОНОМИЯ И КЛИМАТ.Противодействовать глобальному потеплению климата можно, если… радикально изменить рацион жителей развитых стран, уверяют эксперты исследовательской организации, работающей при Суррейском университете, Великобритания.

В настоящее время, по данным организации, средний англичанин потребляет в неделю 6 кг мяса и 4,2 л молока. Но если он хочет сохранить климат планеты таким же, как сейчас, то должен ограничить свой рацион 500 г мяса и литром молока в неделю. Снижение спроса на молочные и мясные продукты позволит сократить производящие их отрасли, ответственные за выбросы углекислого газа в атмосферу, считают экологи. Ведь ныне объем парниковых газов, ежегодно вырабатываемых продовольственным сектором Великобритании, составляет пятую часть выбросов всей промышленности страны.

КОТ ОХОТИТСЯ ЗА… ГРИБАМИ?!Жительница Швеции Ингрид Андерссон заметила, что ее питомец Вилли вынюхивает грибы, еще когда тот был маленьким котенком. И теперь, став уже взрослым котом, он охотно ходит со своей хозяйкой на «грибную охоту», помогая ей всякий раз быстро набирать полную корзину.

ЕСЛИ РЫБЫ ЗАКАШЛЯЛИ…значит, пора менять воду в аквариуме. К такому выводу пришли американские биологи, применив специальные гидрофоны и магнитозапись. Причем, как полагают ученые, по интенсивности кашля можно также судить и о степени загрязнения природных водоемов.

РЕКОРДЫ СКОРО ЗАКОНЧАТСЯ…К такому выводу пришли сотрудники парижского Института спортивной медицины и эпидемиологии. Проанализировав данные по 3263 мировым рекордам, установленным с 1896 по 2007 год по пяти спортивным дисциплинам (легкой атлетике, плаванию, велогонкам, бегу на коньках и тяжелой атлетике), они пришли к выводу, что кривые роста спортивных достижений постепенно становятся все более пологими. И к 2027 году они достигнут своего практического потолка.

Дальнейший рост рекордов возможен лишь в двух случаях: при непременном использовании допинга либо если будущих рекордсменов начнут отбирать по генетическому коду с младенчества и будут выращивать их по специальным методикам.

МАТЕМАТИКУ НУЖНО ВООБРАЖЕНИЕ. Интересный эксперимент провели в детском саду психологи из университета Ватерлоо (Канада) под руководством Даниэллы О’Нейл. Показав детям картинки, их просили сочинить по ним рассказ. При этом учитывалась длина самого сочинения, интересные подробности, богатство словаря каждого испытуемого.