В 1948 году голландский физик Хендрик Казимир (Hendrik Casimir, 1909-2000) теоретически предсказал, что помещенные в вакуум две незаряженные проводящие пластины будут слабо притягиваться друг к другу из-за квантовых флуктуаций вакуумного электромагнитного поля. В 1956-м выводы Казимира были обобщены для реальных материалов российским физиком Евгением Лифшицем, одним из авторов (наряду со Львом Ландау) классического курса теоретической физики. С тех пор сила Казимира или Казимира-Лифшица многократно наблюдалась в лабораториях, но во всех случаях это была сила притяжения.

И вот, 60 лет спустя, группой американских учёных впервые было показано, что эта сила может быть и силой отталкивания (Nature. Vol. 457. P. 170-173. 8.01.2009). Теория эксперимента - это дальнейшее обобщение теории Казимира-Лифшица на случай, когда проводящие материалы помещаются не в вакуум, а в жидкость. Было выяснено, что при соответствующем подборе материалов сила Казимира-Лифшица может быть отталкивающей. В проведённом эксперименте в качестве взаимодействующих материалов были выбраны оксид кремния и золото, в качестве жидкости - бромбензен. Взаимодействие регистрировалось с помощью атомного силового микроскопа и было зафиксировано отталкивание позолоченного шарика на расстояния от 20 нм до нескольких сот нанометров.

Полученный результат важен не только для фундаментальной физики, но и для разработки будущих наноустройств. Так, подбирая разные жидкости, можно добиться того, что сила Казимира-Лифшица будет отталкивающей на малых расстояниях и притягивающей на больших. Вот именно таким образом можно достичь того, что один объект будет как бы зависать над другим на фиксированном расстоянии (левитировать), а это значит, в наноустройствах можно будет практически устранить трение. А их, в свою очередь, можно будет использовать для создания новых типов компасов, гироскопов, акселерометров и других сверхточных приборов.

Препринт статьи доступен на xxx.lanl.gov/pdf/0808.1901.

Сергей САНЬКО