De Casimirkracht is een bekend effect dat voortkomt uit de kwantumfluctuatie van elektromagnetische velden in een vacuüm. Nu heeft een internationale groep onderzoekers een contrapunt van die theorie gerapporteerd, toe te voegen aan het begrip van energiefluctuaties in vloeistoffen.

uiteindelijk, zei Rodolfo Ostilla-Mónico, het doel is om de bevindingen toe te passen om het collectieve gedrag van bacteriën en andere organismen beter te begrijpen. Ostilla-Mónico, assistent-professor werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Houston, is co-corresponderende auteur van een paper waarin de ontdekking wordt beschreven, gepubliceerd vrijdag in wetenschappelijke vooruitgang .

Het gebruikelijke effect van de Casimir Force is goed begrepen, zei Ostilla-Mónico. "Dit is een analogie met deze kracht in een niet-kwantumsysteem. We zijn vooral geïnteresseerd in de biologische implicaties."

Naast Ostilla-Mónico, onderzoekers die bij het project betrokken zijn, zijn onder meer Daniel Putt, een afgestudeerde student aan de UH; Vamsi Spandan van de universiteit van Harvard; en Alpha A. Lee van de Universiteit van Cambridge.

Het werk bouwt voort op de Casimir Force, een van de leidende principes van de natuurkunde die een kracht beschrijft die voortkomt uit de oneindige elektromagnetische golven die in een vacuüm worden aangetroffen. Het suggereert dat een vacuüm, in plaats van leeg te zijn, zit vol energie, en dit wordt aangetoond door de kracht te meten wanneer twee platen die in het vacuüm zijn geplaatst, worden aangetrokken en dichter bij elkaar komen omdat ze de fluctuaties van het elektromagnetische veld beperken. De Nederlandse natuurkundige Hendrick Casimir voorspelde het effect voor het eerst in 1948.

Het huidige werk richtte zich op dezelfde manier op de studie van door fluctuatie geïnduceerde kracht tussen twee platen; in dit geval werden de platen ondergedompeld in isotrope turbulentie, een scenario waarin turbulente fluctuaties in alle richtingen hetzelfde zijn. Het is ontworpen om te illustreren hoe hydrodynamische turbulentie kracht genereert tussen objecten, zelfs als de stroming geen voorkeursrichting heeft.

Het werk, de onderzoekers schreven, "werpt licht op hoe lengteschaalafhankelijke verdelingen van energie en wervelstructuren met hoge intensiteit de Casimir-krachten bepalen."

Ostilla-Mónico zei dat ze konden kwantificeren dat Casimir-krachten afhankelijk zijn van specifieke parameters, inclusief turbulentie en positionering van de platen.

De bevindingen hebben implicaties voor micro- en nanofabricage, maar Ostilla-Mónico zei dat het werk voortkwam uit de interesse van de onderzoekers om meer te weten te komen over het gedrag van bacteriën. Bacteriën zijn complexer om te bestuderen, zelfs rekenkundig, maar ze stelden vast dat de studie van turbulentie enkele parallellen zou bieden, omdat beide continu energie verbruiken en vergelijkbare stromingsvelden genereren.

"Turbulentie heeft energie nodig om door te gaan, " zei hij. "Bacteriën moeten constant worden gevoed om in beweging te blijven."