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).

 

Sociedade Brasileira de Física