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发信人: foxpp (贪玩又自由的风筝), 信区: other
标  题: 利用真空的力量
发信站: 听涛站 (2001年12月14日12:04:26 星期五), 站内信件

转载自：http://www.scienceworm.com

2001-12-13：利用真空的力量 （本站有原文）

    题图：利用真空：即使在真空，微观尺度的球面和金属板之间的Casimir力可以改变
板的振动频率。微机械中特殊设计的“间隔”将来会用来标志他们的行为。

    物理学家已经花费了几个世纪来制作满足他们要求的材料，但新的实验却尝试利用
真空达到目的。研究人员在振动的板的纳米的范围内放了一个微小的球。球和板之间的
极微小的量子力学吸引效应降低了板振动的频率，研究组通过移动小球改变了板的振动
频率。该实验是所谓的Casimir力的对机械系统的作用的第一个量度。这个结果将刊登于
11月19日出版的《物理评论快报》（PRL）上。它将导致使用真空作为组成部分的微小机
械的出现。

    实验的核心是Casimir效应，一个出自量子电动力学的（QED）现象。QED阐述全部空
间——甚至是真空——都充满了无穷多的电磁振荡。当两个不带电的金属表面相互靠近
到纳米量级时，对能存在于他们之间振荡数目就有了限制。板外面的振荡产生了一个向
内的压力将两个板推在一起——这就是Casimir力。

    新泽西州墨累岭的贝尔实验室的Federico Capasso和他的小组用Casimir力来控制微
小的机械振荡器。他们把交变电场（AC）加到不带电的金属板上，使它以固定的频率和
振幅往返运动。他们用尖端很细的探针，将一个直径100μm的镀金球降低到板的表面。
当球到达离板的表面两三百纳米的范围，研究组探测到了板的自然振动频率的变化。通
过调整球的高度几个纳米，他们可以改变振动的振幅和频率。

    “这个工作的重要性在工程中的应用显而易见。”纽约哥伦比亚大学的Umar Mohid
een说。Casimir力可以使微机械的组件粘合在一起，所以明白它怎样与象振荡器那样的
移动部分相互作用是很重要的，他解释道。Capasso认为工程师可以通过他们对Casimir
力的理解来设计利用真空作为其组件的微机械。例如，他说，这振荡器的一种变体可以
用作精确的位置传感。他说，“我认为有许多应用这些量子电动力学的效应的机会。”

Phys. Rev. Lett., 87, 211801 (2001).
Edited by staruni@SMTH

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