Incluso en completa oscuridad, la mecánica cuántica establece que los campos electromagnéticos vibran con oscilaciones pequeñas que no pueden ser eliminadas. Pero pueden ser modificadas: así como se fijan los extremos de una cuerda de guitarra restringiendo sus posibles vibraciones, las oscilaciones electromagnéticas están restringidas en el espacio entre dos superficies sólidas. Para los materiales normales, la energía almacenada en los campos disminuye a medida que los sólidos se acercan, lo que da lugar a una atracción conocida como la Fuerza de Casimir.
Alberto Cortijo, ahora en la Universidad Autónoma de Madrid, y el estudiante graduado Adolfo Grushin se preguntaron cuan diferente sería esta fuerza al actúar entre aislantes topológicos, un estado exótico de los sólidos, cuya existencia ha sido confirmada recientemente en los cristales reales,los teóricos predicen que la corriente eléctrica en tales materiales fluye sólo en su superficie y no es alterada por defectos del cristal. También esperan que los campos electromagnéticos se comporten de manera inusual en el centro del sólido. Por ejemplo, los campos eléctricos estáticos y magnéticos no suelen influirse directamente entre sí, pero dentro de un aislante topológico, pueden interactuar. A pesar de que una interacción similar ocurre en algunos otros materiales, esta varía en función de aspectos como la frecuencia de la luz. Por el contrario, en un aislante topológico, la interacción es simplemente proporcional a la llamada contante de acoplamiento magnetoeléctrico la cual es extrañamente un múltiplo de pi (π).
El efecto Casimir depende de la forma en que las ondas electromagnéticas se reflejan fuera de las dos superficies. Sin embargo, la superficie conductora de un aislante topológico las reflejaría en forma similar a un metal brillante común, y evitando que las ondas penetren al interior del ambiente exótico. Así Cortijo y Grushin proponen el uso de un truco que otros teóricos han propuesto para conseguir ondas más allá de la superficie: La capa de aislante topológico con una fina película magnética que le impide conducir la corriente.
cambiando el estado interno de un aislante topológico por ejemplo tras revertir la magnetización de una delgada película en la parte superior,puede cambiarse una normalmente atractiva fuerza cuántica(la fuerza de Casimir) a una repulsiva de acuerdo a calculos de un nuevo estudio.Crédito.APS Graphics.
Algunas ondas electromagnéticas entonces , se reflejarán fuera del cristal de una manera inusual, por el acoplamiento magnetoeléctrico interior , según los cálculos de Grushin y Cortijo. Por ejemplo, las polarizaciones de las ondas serían revueltas por la reflexión de una manera diferente a los materiales convencionales. Esta polarización revolviéndose cambia la energía almacenada en los campos electromagnéticos entre los dos aislantes topológicos y conduce a una repulsión de Casimir, bajo ciertas condiciones.
El efecto depende del valor del parámetro de acoplamiento magnetoeléctrico, que está determinado por los detalles del material. Pero también puede estar influenciada por la dirección de la magnetización del recubrimiento. Grushin y Cortijo encuentran que cuando el parámetro de acoplamiento tiene el mismo signo en ambos aislantes topológicos, la normal atracción de Casimir se produce. Pero cuando las señales son opuestas en los dos materiales, las superficies se repelen si se acercan demasiado, tal vez a una fracción de una micra. Así que la fuerza de corto alcance podría ser cambiada de atractiva a repulsiva tras cambiar el revestimiento. Los experimentos anteriores han demostrado una fuerza de Casimir repulsiva, pero sólo en presencia de un tercer material, como un líquido que rodea [más información aquí ].
El efecto del acoplamiento magnetoeléctrico en la fuerza de Casimir no se conocía antes, dice Joel Moore, de la Universidad de California en Berkeley y del Lawrence Berkeley National Lab, a pesar de que otras consecuencias del acoplamiento fueron exploradas teóricamente hace 20 años. Sin embargo, advierte que para ver este y otros efectos macroscópicos, los experimentadores necesitan producir materiales con mayor precisión de ingeniería. Sólo el número correcto de electrones se necesitan en la superficie para permitir que una película magnética los congele afuera. "Hasta ahora nadie ha sido capaz de ir al siguiente paso para ser capaces de proporcionar una perturbación lo suficientemente fuerte como para que la superficie realmente se aisle", dice.
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fuente de la información:
http://focus.aps.org/story/v27/st1
