Der Quanteneffekt, der "ohne Grund" die gegenseitige Abstoßung zweier ziemlich kleiner Objekte verursacht, wurde erstmals vor einem halben Jahrhundert vorhergesagt. Aber im Labor wurde es erst jetzt demonstriert und gemessen.
1948 sagte der niederländische Physiker Hendrik Casimir einen interessanten Effekt voraus, der sich aus der Quantenfeldtheorie ergibt. Ihrer Meinung nach gibt es keine absolute Leere - Vakuum -: In ihr treten ständig winzige Energieschwankungen mit der Bildung von Teilchen und Antiteilchen auf. Diese Teilchen erscheinen "wie aus dem Nichts" und verschwinden sofort wieder, weshalb sie zu Recht als "virtuelle" Teilchen bezeichnet werden.
Unter diesen Teilchen erscheinen und verschwinden viele Photonen, Träger elektromagnetischer Wechselwirkungen. Diese virtuellen Photonen können fast dem gesamten Spektrum elektromagnetischer Schwingungen entsprechen.
Stellen wir uns nun vor, dass ein Paar sehr eng beieinander liegender Spiegelflächen im Vakuumraum platziert wird, wo unzählige virtuelle Teilchen geboren werden und sterben. Diese Oberflächen werden eine Art "künstliche Selektion" in die zwischen den Platten erzeugte Population virtueller Photonen einführen. Diejenigen von ihnen, deren Wellenlänge mit diesem Abstand resonant ist (d. h. die Welle passt ganzzahlig oder halbzahlig zwischen die Platten), werden verstärkt, während der Rest unterdrückt wird. Infolgedessen erscheinen im Sp alt zwischen den Oberflächen weniger Photonen als außerhalb; es bildet sich ein Druckgradient, und die Platten werden buchstäblich „ohne Grund“angezogen!
Weitere Erläuterungen finden Sie in unserem Artikel "Atoms and the Void".
Anderthalb Jahrzehnte später zeigten sowjetische Physiker, dass die anziehende Kraft des Casimir-Effekts unter bestimmten Umständen das entgegengesetzte Vorzeichen annehmen und abstoßend werden kann. Deutsche Physiker haben bereits versucht, diesen Effekt im Labor zu erzielen („Flüge in der Nanowelt“), konkrete Ergebnisse liegen jedoch nicht vor. Aber es scheint, dass eine andere Gruppe von Wissenschaftlern Erfolg hatte.
Laut Federico Capasso, Co-Autor der neuen Studie, „wird sich die Nanomechanik irgendwann mit diesen Quanteneffekten auseinandersetzen müssen, und wir sollten lernen, ihnen entgegenzuwirken – oder besser gesagt, sie zu nutzen. . Erstmals konnten Capasso und seine Gruppe experimentell die Abstoßungskräfte aufzeichnen, die zwischen dem dünnsten Siliziumstreifen und einer winzigen, mit Gold bedeckten Kugel (etwa halb so groß wie ein menschliches Haar) entstehen. Der dritte Teilnehmer an dieser bezaubernden Aktion war die Flüssigkeit Brombenzol.
Tatsache ist, dass die Casimir-Anziehungskraft zwischen einer Flüssigkeit und einer Siliziumscheibe größer ist als zwischen einer Scheibe und einer goldenen Kugel. Infolgedessen strömte die Flüssigkeit zur Platte, bog sich um die Kugel und drückte sie weg. All dies erinnert sehr an die übliche archimedische Kraft, die wir im Makrokosmos beobachten, wenn ein Körper mit einer geringeren Dichte als die von Wasser an seine Oberfläche gedrückt wird. In diesem Fall ist jedoch das Gegenteil der Fall: Brombenzol ist weniger dicht als die goldene Kugel
Natürlich ist die von Wissenschaftlern im Labor gemessene Abstoßungskraft vernachlässigbar und beträgt Zehntel Piconewton (10−12), aber für Nanoobjekte kann das völlig ausreichen. Die Autoren der Arbeit glauben, dass dieser Effekt in Zukunft anstelle der "Schmierung" in Nanogeräten genutzt werden kann, damit einzelne bewegliche Teile sie nicht berühren.
