Новое понимание колебаний энергии в жидкостях: работа может привести к инновациям в нанопроизводстве

В конечном итоге, сказал Родольфо Остилла-Монико, цель состоит в том, чтобы применить полученные данные для лучшего понимания коллективного поведения бактерий и других организмов. Остилла-Монико, доцент кафедры машиностроения Хьюстонского университета, является соавтором статьи с описанием открытия, опубликованной в пятницу в журнале Science Advances.
По словам Остиллы-Монико, обычный эффект Силы Казимира хорошо известен. «Это аналог этой силы в неквантовой системе.

Нас особенно интересуют биологические последствия.»
Помимо Остиллы-Монико, исследователи, участвующие в проекте, включают Дэниела Патта, аспиранта UH; Вамси Спандан из Гарвардского университета; и Альфа А. Ли из Кембриджского университета.

Работа основана на силе Казимира, одном из основополагающих принципов физики, который описывает силу, возникающую из бесконечных электромагнитных волн, обнаруживаемых в вакууме. Это предполагает, что вакуум, а не пустой, заполнен энергией, и это демонстрируется путем измерения силы, когда две пластины, помещенные в вакуум, притягиваются и перемещаются друг к другу, поскольку они ограничивают колебания электромагнитного поля.

Голландский физик Хендрик Казимир впервые предсказал эффект в 1948 году.
Текущая работа аналогичным образом сосредоточена на изучении силы, вызванной колебаниями между двумя пластинами; в этом случае пластины были погружены в изотропную турбулентность, сценарий, в котором турбулентные колебания одинаковы во всех направлениях. Он был разработан, чтобы проиллюстрировать, как гидродинамическая турбулентность создает силу между объектами, даже когда поток не имеет предпочтительного направления.

Исследователи писали, что эта работа «проливает свет на то, как зависящие от длины распределения энергии и высокоинтенсивные вихревые структуры определяют силы Казимира.»
Остилья-Монико сказал, что они смогли количественно определить, что силы Казимира зависят от определенных параметров, включая турбулентность и расположение пластин.
Полученные данные имеют значение для микро- и нанопроизводства, но Остилла-Монико сказал, что эта работа выросла из интереса исследователей к изучению поведения бактерий.

Бактерии сложнее изучать даже с помощью вычислений, но они определили, что изучение турбулентности может предложить некоторые параллели, потому что оба они непрерывно потребляют энергию и генерируют аналогичные поля потока.
«Турбулентности нужна энергия, чтобы продолжаться», – сказал он. «Бактерии нужно постоянно кормить, чтобы они могли двигаться.»