Fricção quântica — o vácuo como meio de cisalhamento
Universidade. · 1 min de leitura
O que propõe
Deslizar duas superfícies perfeitamente limpas e perfeitamente lisas uma contra a outra no vácuo no zero absoluto, sem nada se tocando, e ainda há fricção. O momento atravessa o vão vazio. Esse é um canal mecânico para o vácuo que ninguém construiu uma máquina em torno, e é o caso mais claro do vácuo se comportando como um meio em vez de um termo de contabilidade — porque um meio é algo capaz de arrastar.
Para quem éTribologistasEngenheiros de campo próximo térmicoEngenheiros de mecânica de precisão
Why the library suggests it
John Pendry mostrou que uma superfície em movimento tem um coeficiente de reflexão desequilibrado na direção do seu deslocamento, de modo que as duas superfícies trocam fótons virtuais assimetricamente e o momento atravessa o vão; para um semimetal em separação atômica cisalhado a um metro por segundo ele estima cerca de três mil newtons por metro quadrado de área de contato verdadeira, ou aproximadamente três newtons por metro quadrado uma vez que se considere quão pouco de duas superfícies pressionadas de fato se toca (Shearing the vacuum — quantum friction, 1997). A observação do próprio Pendry é a que importa aqui: o caso mais simples dá exatamente a fricção que o vácuo produziria se se comportasse como um fluido viscoso. A revisão complementar de forças induzidas por flutuação é The "friction" of vacuum, and other fluctuation-induced forces (1999).
The experiment or build
A medição nunca foi feita de forma limpa porque contaminação e contato real a afogam. Duas rotas estão agora abertas que não estavam em 1997. Primeiro, use a geometria de transferência de calor radiativa de campo próximo, onde um vão de nanômetro carrega um fluxo quase cinco ordens de magnitude acima do limite de corpo negro e a mesma eletrodinâmica flutuacional se aplica (Near-field radiative heat transfer in many-body systems, 2021). Segundo, use as superfícies padronizadas do cartão de geometria acima para mudar o arrasto previsto por um fator conhecido deixando todo contaminante inalterado. A medição de assentamento é a força de cisalhamento por unidade de área contra a velocidade de deslizamento, a separação fixa, com a força mudando pelo fator previsto quando só o padrão de superfície muda. Um arrasto que acompanha a geometria é um arrasto que veio do campo.
Onde está
What to watch — a teoria está publicada e a magnitude é ordinária; a medição ainda não foi isolada de contato e contaminação, e o teste de dependência de padrão nomeia exatamente o que a isolaria.
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- A medida que decide
- A medição de assentamento é a força de cisalhamento por unidade de área contra a velocidade de deslizamento, a separação fixa, com a força mudando pelo fator previsto quando só o padrão de superfície muda.
- Quanto custa começar
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- O engenheiro que forma
- Uma medição genuinamente aberta com números do dia a dia, o que é raro neste assunto.
Em que se apoia
Onde entra no currículo
Física de Casimir e engenharia da força do vácuoO que é o vácuo