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Un progetto per una macchina a propulsione quantistica
Il vuoto quantistico ha affascinato i fisici da quando Hendrik Casimir e Dirk Polder hanno suggerito nel 1948 che avrebbe esercitato una forza su una coppia di piastre conduttrici strettamente separate. La loro idea è stata infine confermata quando la forza è stata misurata nel 1997. Tuttavia, non è ancora chiaro come sfruttare questa forza.
Negli ultimi anni è emerso un nuovo modo di pensare al vuoto quantistico che ha un potenziale enormemente maggiore. E oggi un fisico descrive come potrebbe essere usato per creare propulsione.
Prima di discuterne, torniamo un po' indietro. Secondo la meccanica quantistica, qualsiasi vuoto sarà riempito con onde elettromagnetiche che entrano ed escono dall'esistenza. Si scopre che queste onde possono avere vari effetti misurabili, come la forza di Casimir-Polder.
Il nuovo approccio si concentra sulla quantità di moto associata a questi campi elettromagnetici piuttosto che sulla forza che esercitano. La domanda è se è possibile modificare questo slancio perché, se puoi, dovresti ricevere un calcio uguale e contrario. Questo è ciò che gli scienziati missilistici chiamano propulsione.
Oggi, Alex Feigel del Soreq Nuclear Research Center, un laboratorio governativo a Yavne Israel, suggerisce un modo completamente nuovo per modificare l'impulso del vuoto quantistico e come questo può essere sfruttato per generare propulsione.
L'approccio di Feigel combina due idee consolidate. La prima è la forza di Lorentz sperimentata da una particella carica in campi elettrici e magnetici che si incrociano. Il secondo è l'effetto magnetoelettrico, il fenomeno in cui un campo magnetico esterno induce un campo elettrico interno polarizzato in determinati materiali e viceversa.
La domanda che Feigel si pone è in quali circostanze i campi elettromagnetici in un vuoto quantistico possono esercitare una forza di Lorentz. La risposta è che il vuoto quantistico interagisce costantemente con i materiali magnetoelettrici generando forze di Lorentz. La maggior parte delle volte, tuttavia, queste forze si sommano a zero.
Tuttavia, Feigel dice che ci sono quattro casi in cui le forze non si sommano a zero. Due di questi sono già noti, ad esempio confinando il campo quantistico tra due piastre, che esclude onde di lunghezza d'onda maggiore.
Ma Feigel dice che gli altri due offrono modi completamente nuovi per sfruttare il vuoto quantistico usando nanoparticelle magnetoelettriche per interagire con i campi elettromagnetici che contiene.
Il primo metodo consiste nell'aggregare rapidamente un certo numero di nanoparticelle magnetoelettriche, un processo che influenza le condizioni al contorno per le onde elettromagnetiche a frequenza più elevata, generando una forza.
Il secondo è semplicemente ruotare un gruppo di nanoparticelle magnetoelettriche, che genera anche una forza di Lorentz.
In ogni caso, il risultato è un cambiamento di velocità. Come dice Feigel: l'azione meccanica del vuoto quantistico sugli oggetti magnetoelettrici può essere osservabile e avere un valore significativo.
La bellezza dell'idea di Feigel è che può essere facilmente testata. Suggerisce di costruire una matrice indirizzabile di nanoparticelle magnetoelettriche, forse fatte di un materiale come FeGaO3 che ha una costante magnetoelettrica di 10^-4 in un debole campo magnetico.
Queste nanoparticelle devono semplicemente essere ruotate nel modo richiesto per generare una forza. Feigel la chiama ruota quantistica magnetoelettrica.
Ovviamente qui nessuno ha il pranzo gratis. Sebbene il motore proposto consumerà energia per la manipolazione delle particelle, la propulsione avverrà senza alcuna perdita di massa, afferma Feigel. Suggerisce persino, con magistrale understatement, che ciò potrebbe avere implicazioni pratiche.
Quindi ecco un'idea ad alto rischio con un enorme potenziale profitto. La domanda è: chi ha le palle per provarlo?
Rif: arxiv.org/abs/0912.1031 : Una ruota quantica magneto-elettrica