นักฟิสิกส์มหาวิทยาลัยนิวแม็กซิโก (University of New Mexico) ค้นพบพฤติกรรมของแรงขนาดเบาที่กระทำกับอนุภาคในระดับนาโน
การค้นพบถูกตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters โดยทีมวิจัยนำโดยผู้ช่วยศาสตราจารย์ Alejandro Manjavacas ภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และนักวิจัยร่วมอีกหลายสถาบันไม่ว่าจะเป็นอังกฤษ สเปน เป็นต้น
แรงคาสิเมียร์
การค้นพบนี้เกี่ยวข้องกับทฤษฎีนาโนโฟโตนิกส์ (nanophotonics) และทฤษฎีควอนตัมที่เรียกว่า Casimir Effect ซึ่งกล่าวถึงแรงระหว่างวัตถุที่สามารถเกิดขึ้นได้ภายในสูญญากาศ เมื่อมีความผันผวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ถ้าใช้ทฤษฎีฟิสิกส์แบบดั้งเดิม หรือ Classical Physics ในการอธิบาย แรงดังกล่าวจะถือว่าไม่เกิดขึ้นเลย
อย่างไรก็ตาม แม้แรงที่เกิดขึ้นนั้นมีขนาดเล็กมาก (หากมองในแง่ทฤษฎีสนามควอนตัม) มันก็เป็นแรงที่มีนัยสำคัญ เพราะวัตถุขนาดเล็กระดับนาโน ซึ่งมีมวลน้อยมาก ก็สามารถเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้ เมื่อผ่านสนามแรงนี้
Manjavacas กล่าวว่า “การศึกษาในเรื่องเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญเพราะทุกวันนี้โลกกำลังพัฒนานาโนเทคโนโลยีอยู่ตลอดเวลา เรารู้ว่าแรง Casimir มีอยู่จริง และเราต้องพยายามหาผลกระทบของแรงนี้ที่มีต่ออนุภาคขนาดเล็กต่อไป”
งานวิจัยของ Manjavcas ได้อธิบายถึงผลของแรง Casimir โดยได้พัฒนาการวิเคราะห์ของแรงที่มีผลต่อการหมุนรอบตัวเองของอนุภาคนาโนบนพื้นผิวเรียบ (Nanoparticles rotating near a flat surface)
นักวิจัยค้นพบแรงนี้ได้อย่างไร
จินตนาการว่ามีลูกทรงกลมขนาดเล็ก (เปรียบได้กับอนุภาคนาโน) กำลังหมุนรอบตัวเองบนพื้นผิว ในขณะที่มันกำลังหมุนช้าลง และเคลื่อนที่แฉลบไปด้านข้างจากตำแหน่งเดิม เนื่องจากผลการชนของอนุภาคแสงหรือโฟตอน หากเป็นในโลกกายภาพขนาดใหญ่ แรงเสียดทานระหว่างทรงกลมและพื้นผิวเป็นสิ่งที่ถูกนำมาคำนึงเสมอเมื่อมีการเคลื่อนที่ แต่สำหรับโลกของอนุภาคนาโนมันไม่เป็นไปตามนั้น เมื่อตัดแรงเสียดทานออกไป อนุภาคเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ได้อย่างไรล่ะ? แสดงว่าต้องมีแรงอื่นที่มากระทำ และนั่นเป็นข้อสรุปที่นักวิจัยเชื่อว่า มีแรง Casimir อยู่จริงๆ
งานวิจัยนี้ Manjavacas หวังว่ามันจะช่วยพัฒนาอุตสาหกรรมนาโนเทคโนโลยี ถ้าเราเข้าใจแรง Casimir มากยิ่งขึ้น วิศวกรนาโนเทคอาจจะสามารถพัฒนาวัสดุนาโนสำหรับการแพทย์ คอมพิวเตอร์ หรืออื่นๆได้ดียิ่งขึ้นก็เป็นได้
| เรื่องน่ารู้ ในปี 1948 นักฟิสิกส์ชาวดัท์ช นามว่า Hendrik Casimir ทำนายว่าเมื่อแผ่นตัวนำที่ไม่มีประจุวางใกล้กันในสูญญากาศและห่างกันในระดับนาโนเมตร แผ่นสองแผ่นจะดึงดูดเข้าหากันได้ เนื่องด้วยมีโฟตอนเสมือน (Virtual Photon) ทำอันตรกิริยากับสนามควอนตัม จนแรงลัพท์มีผลทำให้แผ่นสองแผ่นดึงดูดกันได้ |
Read Original Article and More Detail & Media
“Physicist discovers strange forces acting on nanoparticles.“. [Online]. via : phys.org 2017.
“Casimir effect.“. [Online]. via : wiki 2017.
No Responses