科學家解釋了納米器件中量子力的悖論

彼得大彼德堡理工大學(SPbPU)的研究人員提出了一種新方法來描述金屬與電磁波動(即電場和磁場的隨機爆發)之間的相互作用。所獲得的結果在基礎物理學中以及在用于各種目的的納米器件的制造中都有應用。該文章發表在《歐洲物理雜志》 C上。

現代技術中使用的微型設備的操作受電磁波動引起的卡西米爾力的影響。這是在真空中兩個表面之間作用的吸引力。在20世紀中葉，Evgeny Lifshitz院士從理論上描述了距離小于一微米的電中性體之間的這種相互作用。然而，在某些情況下，李夫希茨的理論與實驗結果相矛盾。在精確測量納米器件中卡西米爾力的過程中發現了一個神秘的悖論。

“只有在計算中不考慮金屬中傳導電子的能量損失時，李夫希茨理論的預測才與測量結果一致。但是，這些損失確實存在!眾所周知，電流會稍微加熱金屬在文獻中，這種情況稱為卡西米爾難題。” SPbPU物理，納米技術和電信研究所教授Galina Klimchitskaya解釋說。

理工大學的科學家們同時考慮了金屬中電子的能量損失，并在Lifshitz理論的預測與卡西米爾力的高精度測量之間達成了一致。一種描述金屬與電磁漲落的相互作用的新方法考慮到了兩種漲落：真實漲落(類似于觀測到的電磁場)和無法直接觀察到的所謂虛擬漲落(類似于金屬漲落)。構成量子真空的虛擬粒子)。

“擬議的方法導致實際波動對卡西米爾力的貢獻與常用的大致相同，但顯著改變了虛擬波動的影響。結果，李夫希茨的理論與實驗相吻合，同時考慮了金屬中電子的能量損失”，SPbPU物理，納米技術和電信研究所教授Vladimir Mostepanenko說道。

發表的結果涉及非磁性金屬。將來，研究人員計劃將結果擴展到具有鐵磁特性的材料。因此，將有機會可靠地計算和創建在卡西米爾力的作用下運行的更多微型納米器件。