Por David Harris
Don’t stop me now
(Imagem: Ellinor Hall/Johner/Corbis)
UMA BOLA girando no vazio, nunca deve diminuir, uma vez que não fora forças estão agindo sobre ele. Pelo menos é o que Newton teria dito. Mas e se o próprio vácuo criar um tipo de atrito que coloque os freios em objetos giratórios? O efeito, que pode em breve ser detectável, pode atuar em grãos de poeira interestelar.Na mecânica quântica, o princípio da incerteza diz que nunca podemos ter certeza de que um vácuo aparente está verdadeiramente vazio. Em vez disso, o espaço está efervescendo com fótons que estão constantemente entrando e saindo da existência antes que possam ser medidos diretamente. Mesmo que apareçam apenas fugazmente, esses fótons “virtuais” exercem as mesmas forças eletromagnéticas nos objetos que encontram como os fótons normais.
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agora, Alejandro Manjavacas e F. Javier García de abajur, do Instituto de óptica do Conselho Nacional de pesquisa espanhol em Madri, diz que essas forças devem desacelerar objetos giratórios. Assim como uma colisão frontal dá um soco maior do que uma torneira entre dois carros, um atrás do outro, um fóton virtual atingindo um objeto na direção oposta ao seu giro colide com maior força do que se atingir na mesma direção.
portanto, com o tempo, um objeto giratório diminuirá gradualmente, mesmo que números iguais de fótons virtuais o bombardeiem de todos os lados. A energia rotacional que perde é então emitida como fótons reais detectáveis (Physical Review a, doi: 10.1103 / PhysRevA.82.063827).
a força do efeito depende da composição e do tamanho do objeto. Objetos cujas propriedades eletrônicas os impedem de absorver facilmente ondas eletromagnéticas, como o ouro, podem desacelerar pouco ou nada. Mas pequenas partículas de baixa densidade, que têm menos momento rotacional, diminuem drasticamente.
a taxa de desaceleração também depende da temperatura, pois quanto mais quente, mais fótons virtuais surgem e saem da existência, produzindo o atrito. À temperatura ambiente, um grão de grafite de 100 nanômetros de largura, do tipo que é abundante em poeira interestelar, levaria cerca de 10 anos para desacelerar para cerca de um terço de sua velocidade inicial. A 700 ° C, uma temperatura média para áreas quentes do Universo, essa mesma diminuição de velocidade levaria apenas 90 dias. No frio do espaço interestelar, levaria 2,7 milhões de anos.
este efeito poderia ser testado no laboratório? Manjavacas diz que o experimento exigiria um vácuo ultra-alto e lasers de alta precisão para prender as nanopartículas, condições que são “exigentes, mas acessíveis em um futuro previsível”.John Pendry, do Imperial College de Londres, chama a análise de um” bom trabalho ” e diz que poderia fornecer insights sobre se a informação quântica é destruída, por exemplo, quando cai em um buraco negro. Ele diz que o real fótons emitidos durante o processo de desaceleração deve conter informações sobre o estado quântico da rotação da partícula, como os fótons pensamento para escapar dos buracos negros como radiação Hawking são pensados para codificar informações sobre os buracos.”Este é um dos poucos processos elementares que converte o que parece ser energia mecânica puramente clássica em um estado quântico altamente correlacionado”, diz Pendry.
como flutuar acima de um vácuo
Houdini ficaria orgulhoso. Parece que existe uma maneira de levitar um objeto no vácuo apenas canalizando as flutuações quânticas.
o truque envolve o efeito Casimir, no qual objetos muito próximos uns dos outros são unidos graças às flutuações quânticas no vácuo entre e ao redor deles. Quando duas placas são aproximadas cada vez mais, por exemplo, menos flutuações podem ocorrer no espaço entre elas. As flutuações em seus lados externos, no entanto, continuam normais. Essa diferença de pressão em ambos os lados das placas os força a ficarem juntos.Nos últimos anos, os físicos têm tentado desenvolver maneiras de reverter o efeito Casimir e repelir objetos próximos, fazendo com que levitem. Sugestões anteriores incluíram a inserção de vários materiais entre os objetos a serem repelidos – como metamateriais exóticos, que dobram as ondas eletromagnéticas da maneira oposta à esperada, revertendo o efeito Casimir.
agora, Stanislav Maslovski e Mário Silveirinha, da Universidade de Coimbra, em Portugal, delineiam uma forma de repelir objetos sem material de enchimento. Sua configuração, descrita em um artigo para aparecer na revisão física A, usa hastes de prata de 40 nanômetros de largura presas em um substrato como velas em um bolo.
as “velas” metálicas canalizariam as flutuações entre elas, empurrando qualquer coisa colocada ali. Então, se uma barra de metal perfurada foi abaixada sobre as velas, com uma vela perfurando cada buraco, a barra deve flutuar, repelida em todas as direções pelas velas entre e ao redor de cada buraco.
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