据新华社华盛顿1月7日电(记者 任海军)真空中两块平行金属板之间存在某种吸引力,这种吸引力被称为卡西米尔力。通常情况下,这种力只会导致物体“相互吸引”,而非“相互排斥”。美国科学家最近在实验中成功将这种力转变为斥力,并对其进行了测量。
卡西米尔力非常微弱,但却可以使纳米及毫米尺度的电子元件粘合在一起。例如,在计算机芯片工业,当硅片上的元件小到一定尺度,它们就会粘在一起。如果将卡西米尔引力转化为斥力,这种现象就不会发生。而且相关技术的应用前景将十分广阔,例如可以用于制造无摩擦轴承等理想设备。
有关此项研究的论文8日将作为封面文章刊登在《自然》杂志上。
卡西米尔力——来自真空的力量
大多数人认为,真空是空荡荡的。但根据量子力学的观点,真空中到处充满着称作“零点能”的电磁能。对这种能量的检测便导致了卡西米尔力的发现。
所谓零点能,是指量子在绝对零度下仍保持震动时的能量。关于零点能的设想来自量子力学的一个著名概念:海森堡测不准原理。该原理指出,不可能同时以较高的精确度得知一个粒子的位置和动量。因此,当温度降到绝对零度时粒子必定仍然在振动;否则,如果粒子完全停下来,那它的动量和位置就可以同时精确测知,而这是违反测不准原理的。
1948年,荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔提出了一种检测这种能量存在的方案。从理论上看,真空能量以粒子的形态出现,这些粒子也会表现为波,并不断以微小的规模形成和消失。在正常情况下,真空中充满着几乎各种波长的粒子。卡西米尔认为,如果使两个不带电的金属薄盘紧紧靠在一起,波长较长的波就会被排除出去。接着,金属盘外的其他波就会产生一种往往使它们相互聚拢的力,金属盘越靠近,两者之间的吸引力就越强,这种力就是所谓的卡西米尔力。
1996年,物理学家首次对卡西米尔力进行了测定,实际测量结果与理论计算结果十分吻合。