Expressão aprimorada para as forças de Casimir

Um dos fenômenos mais intrigantes da natureza é a atração entre dois objetos neutros quando muito próximos: o chamado efeito Casimir. Esta força deve-se à energia de ponto zero associada ao campo eletromagnético no pequeno espaço entre os objetos. Trata-se da energia do próprio vácuo.

O efeito foi primeiro proposto pelo físico holandês Hendrik Casimir, que sugeriu em 1948 que entre duas placas separadas por um pequeno espaço surgiria uma força a tentar uni-las em razão da interação de partículas virtuais , ou seja, flutuações do vácuo, com as placas.

Apenas em 1997, contudo, físicos conseguiram realizar uma medição direta dessa força, que ficou a uma margem de 15% do valor previsto pela teoria. Desde então, novos experimentos têm sido realizados para refinar a precisão da medida e, em paralelo, modelagens teóricas mais robustas ajudam a prever o comportamento. Na última década foram também detectadas e modeladas forças de Casimir repulsivas.

Até o momento as teorias no assunto envolveram a chamada PFA (proximity-force approximation), que leva a algumas discrepâncias entre teoria e experimento. Em particular nesta aproximação a expressão da força de Casimir diverge para distancia entre os objetos (d) indo a zero.

Um novo trabalho, realizado por Luciano C. Lapas, da UNILA (Universidade Federal da Integração Latino-Americana), em Foz do Iguaçu, e Agustín Pérez-Madrid e J. Miguel Rubí, da Universidade de Barcelona, na Espanha, analisa as forças de Casimir-Lifshitz atrativas e repulsivas obtidas em experimentos e, por meio de uma abordagem cinética  sem recorrer à PFA, consegue calcular as forças a partir da energia absorvida pelos materiais.

É apresentada, como resultado da nova abordagem, uma expressão generalizada dessas forças para valores arbitrários de distancia e temperatura, cujos resultados se aproximam bastante bem dos valores experimentais. Neste caso a força de Casimir não diverge para d tendendo a zero e recupera a expressão PFA para o limite de grandes valores de d.

O artigo foi publicado em 18 de março, na “Physical Review Letters”.

Para ler, clique aqui (resumo de acesso livre, texto completo só para assinantes).

 

Física ao Vivo

novembro fisica ao vivo

Destaque em Física

Sociedade Brasileira de Física