Berriak

Ikuspegi berria elkarrekintza grabitatorioen azterketan (simulatua)

Mendeetan zehar zientzialariak liluratuak egon izan dira sorta luzeko interakzio erakargarrien iturriaz. 1690. urteko Fatio de Duillier-LeSage-en teoria korpuskular aipagarria, Lorentz-ek zabaldu zuen uhin elektromagnetikoetara, grabitatearen antzeko distantziaren karratuarekiko alderantziz proportzionala den indar baten bitartez. Spitzerrek eta Gamow-ek antzeko "grabitate simulatuen" elkarrekintzak ezarri zituzten galaxiaren eraketaren testuinguruan, baina kosmologian hauen benetako garrantzia ezin izan da inoiz zehaztu. Azken lan batek erakutsi du xurgatzaileak ez diren partikula dielektrikoen eta atomoen arteko interakzio indarrak ausazko argi-eremu isotropiko ia-monokromo batean, beti argiaren uhin luzera baino distantzia handiagoetantan portaera oszilatiboa erakusten duela.

Bi objektuen arteko elkarreragitasuna, gehienetan, tarte luzekoa da indarra bere distantziarekin txikitzen bada. Grabitatea hiru dimentsiotako distantzia luzeko indar erakargarri baten adibide tipikoa da, dipolo elektriko edo magnetikoen arteko interakzioa distantzia laburreko eta luzerako erakarpenen mugan dagoen bitartean. Aitzitik, polarizatu gabeko edo neutroak diren molekulen eta partikulen arteko dispertsio indarrak tarte motzakoak dira: distantzia laburretan Coulomb elkarrekintza dipolo elektriko momentu fluktuazioak Van Deer Waals-London interakzio energia dakarte. Hala ere, distantzia erresonantziaren uhin-luzera ezaugarria λF baino handiagoa denean, atzerapen-efektuak garrantzitsuak dira, izan ere, dipolo-momentuak askotan aldatzen baitira argia partikulen artean igaro behar den denboran. Elkarrekintzaren energia aldatu egiten da Casimir eta Polder lehen aldiz erakutsi zuten bezala. Elkarrekintza horiek ere Lifshitz oreka kuantikoko fluktuazioek eta eremu elektromagnetikoek eragindako gorputz makroskopikoen teoriaren kasu berezi gisa ere aztertu daitezke.

Azken urteotan gero eta interes handiagoa dago tenperatura desberdinetan dauden gorputzen arteko elkarrekintzan sortzen diren Casimir indarren ez-oreka analogiak ulertzeko, esate baterako, atomoetan eta nanopartikuletan iturri beroak izandako gorputz beltzaren erradiazioak eragindakoak. Harrigarria bada ere, xurgatzaileak ez diren distantzia luzeko atomo edo partikula dielektrikoen arteko interakzioak aurreikusi eta esperimentalki frogatu ziren partikula mikronizatuentzako.

Interakzio eraginkor sorta eremu gorabeheratsuaren banda zabaleraren bitatez kontrolatu daitekeen arren, oraindik ez da frogatu hiru dimentsiotako grabitatearen antzeko elkarrekintza indarren existentzia, alderantzizko karratuarekiko proportzionala. Bereizketa distantzia txikietarako, grabitatearen antzeko elkarrekintzak elektrodinamika kuantikoen (QED) kalkuluekin deskribatu ziren aurreneko aldiz atomo eta molekulentzat. Beranduago, Rayleigh-en nanopartikulen planteamendu klasikoak ere antzeko emaitzak lortu zituen. Ikerketa horietan, polarizazioaren zati imaginarioa ez zen kalkuluetan sartu, edo kontuan hartutakoan hutsaltzat jotzen zen; hau da, erradiazio presioaren eraginak baztertu egin ziren. Hala ere, jarraian azaltzen denez, efektu horiek xurgatzen ez diren partikulen eremu hurbiletako elkarrekintzak menderatzen dituzte, elkarrekintzako lege berri bat agerian utziz.

Physical Review Letters aldizkarian argitaratutako artikulu honetan, DIPCko Juan José Sáenz Ikerbasque ikerlariak parte hartu duelarik, atomo edo partikula dielektrikoekin kontrastean, bi molekula erresonante berdinen edo nanopartikula plasmonikoen arteko elkarrekintza alderantzizko karratuarekiko proportzionala den indar legea jarraitzen duela frogatzen du, bai eremu urruneko eta baita eremu motzeko indar bereiztean. Bere "Lectures on Theoretical Physics" ospetsuetan, Lorentz-ek jada iradoki du xurgapenaren aurrean elkarreragin elektrodinamikoek Fatio-Lesageko teoria korpuskularraren antzekoa den alderantzizko karratuarekiko proportzionala den indar bat sor daitekeela. Hala ere, artikulu honek erakusten du ez-oszilatzaileen lege ideala ausazko eremuaren maiztasuna partikulen erresonantzia Fröhlich-era doitzen denean bakarrik lor daitekeela.

Informazio gehiago izateko: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.143201