美物理学家找到利用光遥控微型机械的方法（文）

据www.eurekalert.org网站2007年5月31日报道，加州大学河滨分校物理学家对怎样利用光遥控微型机械进行了论证。乌玛尔·莫希汀表示，光能够改变卡西米尔力，即一种当两个物体之间距离相当近（只有五百万分之一米）时才会体现出来的微弱的相互吸引力。由加州大学河滨分校物理学家乌玛尔·莫希汀领导的一个研究小组在实验室内对利用光改变卡西米尔力进行了论证，这将使得利用光遥控微型机械成为可能。

当“虚晃光子”的特性得以改变时，它就会产生卡西米尔力。光子是电磁相互作用的运送粒子，而虚晃光子则是一种稍纵即逝的粒子，它在此过程中作为一种媒介，而且是不可能直接观察到。因为虚晃光子经常存在于真空中，研究卡西米尔力能够使物理学家进一步了解空间量子性的特征。

在他们的研究当中，莫希汀及其同事利用一个球状物和一个平面金属板模拟两个平行平板。作为物理学和天文学部的一名物理教授，莫希汀称：“在那里，球状物和平板相互靠近，在精微的距离内，它们的表面被认为是几乎平行的。”

在他进行的每一个实验中，球状物（直径为200微米）都是由黄金制成的，一种不会失去光泽的化学清洁金属。一次次的实验表明，只有制成平面平板的材料会发生改变。在这样的一次实验中，研究人员使用一种硅平板来测量“载流子密度”或平板内电子的数量，而这种材料通常用于半导体工业。他们然后将每次黄金球与一系列具有不同载流子密度的硅平板间的卡西米尔力进行比较。他们发现，只有当一个平板的载流子密度至少是第二个平板载流子密度的10,000倍时，球状物和任何两块硅平板间的卡西米尔力才能存在可测定程度的差异。莫希汀教授称：“然后我们就会问自己是否能够通过其他方式来产生这种密度差异。”

接下来，研究人员就用具有相同载流子密度的黄金球和硅平板进行实验。通过调整平板上的一束光，他们可以改变平板与球状物间卡西米尔力，从而使平板的载流子密度发生改变。莫希汀解释称，当光被硅吸收时，光子会被转化为正的和负的电荷。随着电子数（负电荷）的增加，卡西米尔力也会相应增大。他补充称：“利用这一研究结论，它现在应该可以帮助我们制造出特殊的可以检测电子密度变化的探测器。它同样也可能用于制造新的可完全用光遥控的微型机械。”

微型机械可以在很小的齿轮和杠杆综合系统中找到其用武之地。在光通信中，它们将被用于改变光纤间光的路线。而在过荷传感器中，它们可以在事故发生时帮助打开安全气囊。

莫希汀称：“因为光的敏感度，我们能够在非常小规模的范围内通过更为精确的实验验证我们的理论。这将有助于物理学家更好地理解一种“lifshitz理论”是如何被应用于有关卡西米尔力实验的。”“lifshitz理论”预言，两个平面间的卡西米尔力取决于两个平面间的距离（距离越小，力量越大）。该理论还就表面的电子数量如何改变力进行了陈述，并对虚晃光子如何同电子相互作用进行了诠释。

在他们接下来的研究中，这些物理学家计划利用更为精确的探测技术增加他们实验的灵敏性。他们还将尝试以精确的方式理解电子和虚晃光子是如何发生相互作用的。

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