Získat něco z ničeho je cíl na první pohled hodný spíše alchymie než moderní vědy. Ale až ta druhá, zdá se, by mohla mít v tomto ohledu nějaký úspěch. Recept je jednoduchý: základními pomůckami je nic (vakuum) a dvě vodivé desky bez elektrického náboje (nejlépe z „ideálního kovu“). Pokud jsou tyto desky umístěny do vakua ve vhodné - to znamená velmi malé - vzdálenosti od sebe, začnou se k sobě vzájemně přibližovat, i když zvenčí jim zdánlivě není dodávána žádná energie.
To je však jen zdání. Z pohledu kvantové fyziky představuje vakuum jakousi vroucí polévku plnou neustále vznikajících a zanikajících částic. Ovšem karneval jepičích částic vznikajících mezi deskami je poněkud chudší než rej ve volném vakuu kolem nich. Ve stísněném prostoru mohou vznikat jenom fotony o takové vlnové délce, která se mezi desky vejde. Elektromagnetické pole mezi deskami se tak liší od elektromagnetického pole v okolním prostoru. Rovnováha se obnoví až ve chvíli, kdy se obě desky přitisknou k sobě.
Jev, který se může jevit jako myšlenková hračka pro teoretické fyziky, předpověděl na konci 40. let Holanďan Hendrik Casimir, ovšem jenom pro „ideální kovy“. O dvě desetiletí později jeho popis na materiály skutečného světa rozšířil Rus Jevgenij Lipšic. Pro jev se tak vžilo označení Casimir-Lipšicova síla. Od té doby ho ověřily nejen teoretické, ale i praktické výsledky v řadě laboratoří po celém světě.
Ovšem většinu prací v oboru vedla jenom čirá zvědavost. Zdálo se, že Casimir-Lipšicova síla se praktického světa jen tak nedotkne. Změna přišla s rozvojem nanotechnologií. Ty už začínají pracovat v tak malých rozměrech a velikostech, že se i s tak zdánlivě obskurním jevem musí začít počítat a konstruktérům nejmenších strojů je podivná přitažlivost některých látek na obtíž.
Ale Casimir-Lipšicovu sílu lze zmanipulovat, aby problém pomohla sama vyřešit. A snad by ji bylo možno využít jako základ bezdotekových, dokonalých ložisek pro nanozařízení, jak se domnívá Federico Capasso z Harvardovy univerzity. Vychází přitom z teoretických předpovědí jednoho z kmotrů podivné přitažlivosti, Lipšice. Podle jeho výpočtů by totiž Casimir-Lipšicova síla za jistých okolností mohla mít i opačný účinek: může vést k odpuzování dvou těles.
Důkaz se však dlouho nedařilo nikdy přenést z teoretické roviny do praktické. Průlom ohlásila ve své práci ve včerejším vydání časopisu Nature práce právě skupiny Federika Capassa.
Fyzici z Harvardovy univerzity zkoumali přitažlivou sílu změn v elektromagnetickém poli v pozměněné podobě: vakuum nahradili kapalinou, konkrétně bromobenzenem. A místo kovových destiček použili na jedné straně křemičitou destičku a na druhé straně zlatem potaženou polystyrenovou kuličku připevněnou ke stěně nádoby.
„Důležitý není tvar,“ vysvětlil Capasso časopisu Nature, ale „izolační vlastnosti materiálů“ (čili jejich permitivita). A vztahy mezi vlastnostmi jednotlivých materiálu: protože přitažlivost způsobená Casimir-Lipšicovou silou byla větší mezi kapalinou a destičkou než mezi kuličkou a destičkou, výsledkem byla „levitace“: kulička byla odpuzována od destičky.
Naměřená síla byla v každém případě směšná v měřítku našeho světa, maximálně 150 biliontin newtonu při vzdálenosti obou předmětů jenom několik desítek nanometrů (milardtin metru). Jeden newton je síla nutná k rozhýbání jednoho kilogramu hmoty na rychlost tří kilometrů za hodinu - takže asi jako na postrčení míče po rovném povrchu rychlostí chůze.
Capassovi kolegové z oboru oceňují přelomový význam práce. Snad jedinou výhradou je fakt, že zatím se nepodařilo jev pozorovat v „uživatelsky přívětivější“ tekutině, než je bromobenzen.
***
Není zlato, co se vznáší
Odpudivou tvář Casimir-Lipšicovy síly zkoumali vědci na pokusu se zlatou kuličkou a křemičitou destičkou. Současně prováděný experiment pouze se zlatem (kuličkou i destičkou - vpravo) naopak ukazuje její přitažlivou podobu.
Grafické záznamy z pokusů ukazují naměřenou sílu. Čára vyznačuje podle teorie vypočtenou hodnotu, ostatní značky hodnoty naměřené během jednotlivých opakování pokusů.
