Külső segítség nélkül sikerült lebegtetni az anyagot

Amerikai kutatóknak sikerült levitációt, a gravitációt legyőző lebegést előidézni. A jelenséghez nem kellett külső segítséget - például mágneseket - igénybe venni. Bár a módszer csak mikroszkopikus méretekben működik, máris számos gyakorlati alkalmazással számolnak.

A Nature friss számának címlapsztorijában közölt beszámoló szerint először sikerült a kvantumfizikai jelenségeken alapuló, vonzó Casimir-erő ellentettjét, a taszító Casimir-erőt megvalósítani. A felismerés fontos gyakorlati alkalmazásokhoz vezethet, mivel így mikro- és nanoméretű tárgyakat lehet csaknem súrlódásmentesen mozgatni.

A Casimir-erőt 1948-ban fedezte fel Hendrik Casimir holland fizikus. A Casimir-erőnek köszönhetően két egymáshoz közel helyezett sík felület, például két tükör vonzza egymást. Az erő arányos a felületek nagyságával, és fordítottan arányos távolságuk negyedik hatványával.

A Casimir-erő a felületek közti térben fellépő kvantumfluktációk következménye, az energia a Heisenberg-féle határozatlansági összefüggésnek megfelelően ingadozik. A vonzóerő akkor válik jelentőssé, ha a felületek közel vannak egymáshoz: 100 nanométerre, vagy közelebb (a nanométer a méter egymilliárdod része). A sokáig elméleti érdekességnek tartott Casimir-erő létezését csak 1997-ben sikerült kísérletileg igazolni, kimérni.

A vonzó Casimir-erő a gátja annak, hogy tovább lehessen csökkenteni a mikro-elektromechanikai rendszerek (MEMS) méretét. Például MEMS-ek észlelései alapján szabadul ki a légzsák az autókban. A vonzó Casimir-erő akkor lép fel, ha a két egymáshoz közeli felület anyaga azonos, köztük lehet vákuum, levegő vagy folyadék.

A Harvard Egyetem és a National Institute of Health kutatói két különböző anyagú felülettel kísérleteztek. Az egyik felület fém volt, a másik pedig szilícium-dioxid. A kísérletek során az ismert vonzóerő helyett taszítóerő lépett fel, amit most sikerült először kimérni. Ez az erőhatás is összhangban van a kvantumfizikával, de korábban nem sikerült a gyakorlatban is létrehozni, észlelni.

A mérések szerint egyébként a taszító kölcsönhatás gyengébb, mint a vonzó. Ezzel a módszerrel soha nem lehet majd nagyobb tárgyakat, embereket lebegtetni, mert csak a nanovilágban működik. A gyakorlati alkalmazásokban a lebegő felület gyakorlatilag súrlódásmenetes mozgatásának lehetőségét tervezik kihasználni, így például új típusú, nanoméretű iránytűk, gyorsulásmérők és giroszkópok megépítését tervezik.

Levitáció mágnesekkel

Az ember már gyerekkorában feltérképezi a gravitáció működését, és többnyire arra jut, hogy az mindig vonzó hatású, a kövek a föld felé esnek, az Eötvös-inga a tömegek felé lendül. Később a fizikusok megerősítik ebben a hitében. Hát akkor győzzük le a gravitációt valamilyen más távolható erővel! Kézenfekvő megoldásnak tűnik, hogy mágnesekkel próbálkozzunk.

Az ember már gyerekkorában jól eljátszik az iskolában vagy otthon talált mágnesekkel, és látja, hogy egyik végükkel taszítják egymást, másikkal vonzzák. Mi sem tűnik egyszerűbbnek tehát, mint jó sok, megfelelően elhelyezett mágnessel levegőbe taszítani egy másikat. Egy szabadsági fok mellett működik is a dolog: ha mondjuk egy vékony kémcsőbe belepottyantunk két kerek, éppen beleférő mágnest úgy, hogy azonos pólussal nézzenek egymás felé, akkor a két mágnes nem ér össze, legalábbis ha a fellépő taszítás elég erős, hogy legyőzze a mágnes súlyát.

A látvány azonban nem elég impresszív, ezért tovább kísérletezünk a cső nélkül, három dimenzióban, de azt tapasztaljuk, hiába próbálkozunk bármilyen ravasz elrendezéssel, sosem tudjuk egyensúlyba hozni a lebegő mágnest, az mindig félremozdul és leesik, vagy még inkább megpördül, és az ellentétes pólusával a többihez tapad. Nagyon frusztráló, azt hiszem, előbb-utóbb mindenki feladja. Ha szeretné tudni, van-e megoldás, látogasson el erre az oldalra!

A levitáció ma a szemfényvesztők egyik kedvenc területe