{"id":2940,"date":"2010-05-12T23:55:37","date_gmt":"2010-05-12T20:55:37","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=2940"},"modified":"2011-08-08T23:20:13","modified_gmt":"2011-08-08T20:20:13","slug":"mustiliste-kvantjoudude-arvutamine-lihtsustus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=2940","title":{"rendered":"M\u00fcstiliste kvantj\u00f5udude arvutamine lihtsustus"},"content":{"rendered":"

MIT teadlased on leidnud viisi, kuidas Casimiri j\u00f5ud t\u00f5ukuvaks muuta, mis pakub lahendust mikromasinate osade teineteise k\u00fclge kleepumise v\u00e4ltimiseks.<\/strong><\/p>\n

1948. aastal avastatud Casimiri j\u00f5ud on olemuselt keerukad kvantj\u00f5ud, mis m\u00f5jutavad ainult teineteisele v\u00e4ga l\u00e4hedal olevate objektide puhul. Nad on niiv\u00f5rd v\u00e4iksed, et insenerid on neid saanud viimase 60 aasta jooksul saanud ignoreerida. Paraku on elektromehaaniliste seadmate aina v\u00e4iksemaks muutumise t\u00f5ttu Casimiri j\u00f5ust saanud t\u00f5eline t\u00fclitekitaja. Nimelt p\u00f5hjustab j\u00f5ud mikromasinate detailide teineteise k\u00fclge kleepumist.

\"\"<\/a>

Kuigi Casimiri j\u00f5ud on suuremates mastaapides v\u00e4listatavad, p\u00f5hjustavad nad n\u00e4iteks pildil oleva s\u00fcsteemi puhul hammasrataste teineteise k\u00fclge kleepumist. Foto\u00b7: Sandia rahvuslik laboratoorium<\/p><\/div><\/p>\n

MIT uurijad on v\u00e4lja arendanud meetodi, kuidas Casimiri j\u00f5u efekte t\u00e4pselt arvutada, kasutades selleks nii baasf\u00fc\u00fcsikat kui ka mikromehaaniliste s\u00fcsteemide (MEMS) disainimist. \u00dche k\u00f5rvalm\u00f5juna sillutas meetod tee ka Casimiri f\u00fc\u00fcsika P\u00fcha Graalini – s\u00fcsteemi loomiseni, mis tekitab t\u00f5ukuva Casimiri j\u00f5u. Kui aga insenerid suudavad disainida MEMS-sse, mis pigem t\u00f5ukuvad kui t\u00f5mbuvad, siis v\u00e4hendaks see olemasolevate MEMS-ide \u00fcles\u00fctlemis protsenti.<\/p>\n

Kvantf\u00fc\u00fcsika on maalinud univerumist \u00e4\u00e4rmiselt veidra ning v\u00e4rvikireva pildi. Isegi vaakum ei ole t\u00e4iesti t\u00fchi, vaid selles keeb pidev elu – erinevad haruldased subatomatomaarsed osakesed k\u00f5iguvad eksistentsi ja olematuse piirimail. N\u00e4iteks Suure Hadronite P\u00f5rgutis abil tekitada loodetava Higgsi bosoni eluiga on pelgalt paariks sekstiljondlikuk (10x-21) sekundiks.<\/p>\n

Harilikult on vaakumis osakesi nii palju, et nende poolt eritatavad m\u00f5jud nullivad \u00fcksteist \u00e4ra. Seega saab nende m\u00f5ju tavalistes eskperimentides ja rakendustes ignoreerida. Mugavat v\u00e4listamist ei saa aga kasutusele v\u00f5tta olukordades, kus objektid teineteisele v\u00e4ga l\u00e4hedal on. Kuna osakesi mahub sinna tunduvalt v\u00e4hem, ei pruugi ka osakeste m\u00f5jud \u00fcksteist kustutada
\nning r\u00f5hkude erinevuse t\u00f5ttu hakatakse objekte teineteise poole t\u00f5mbama.<\/p>\n

F\u00fc\u00fcsikutel \u00f5nnestus 1960. aastateks l\u00f5puks leida matemaatiline valem, kuidas teoreetiliselt saaks Casimiri j\u00f5udu \u00fcksk\u00f5ik milliste objektide paari puhul kirjeldada. Siiski j\u00e4i enamikel juhtudel valem taandamis v\u00f5imaluste puudumiste t\u00f5ttu niiv\u00f5rd keeruliseks, et seda oli v\u00f5imatult keeruline lahendada. “Inimesed arvavad, et kui sul on valem, siis saad sa seda hinnata. Tegelikult ei vasta see \u00fcldse t\u00f5ele. Kunagi kirjutas Einstein valemi gravitatsiooni kirjeldamise jaoks, aga nad ei tea ikka veel, mis selle valemiga k\u00f5ik kaasneb,” \u00fctles Steven Johnson<\/strong>, matemaatika professor, kes osales uute matemaatiliste t\u00f6\u00f6riistade loomises.<\/p>\n

Aastaid oli Casimiri valem gravitatsiooniga samas paadis. F\u00fc\u00fcsikud oskasid seda lahendada vaid piiratud juhtudel nagu n\u00e4iteks kahe parallelse plaadi puhul. L\u00e4bimurre saabus 2006. aastal, mil MIT professor Mehran Kardar <\/strong>n\u00e4itas kuidas lahendada valemit plaadi ning silindri paari korral.<\/p>\n

Sellel n\u00e4dalal ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences ilmuvas artiklis kirjeldab Johnson koos doktorantide Alexander McCauley<\/strong> ja Alejandro Rodriguez’ega<\/strong>, kuidas lahendada Casimiri j\u00f5u v\u00f5rrandit \u00fcksk\u00f5ik millise kuju korral ning \u00fcksk\u00f5ik mitme objekti korral<\/p>\n

Uurijad n\u00e4itavad oma t\u00f6\u00f6s, et Casimiri j\u00f5ude saab 100 nanomeetri v\u00f5rra lahus olevate objektide korral kirjeldada 100 000 suuremate ning 100 000 korda teineteisest kaugemal olevate elektritjuhtivasse vedelikku uputatud kehade abil. Selle asemel, et arvutada imetillukeste pidevalt kaduvate ning tekkivate vahelise j\u00f5ude, saab arvutada hoopis erinevates punktides elektromagnetv\u00e4lja tugevust. Oma artiklis t\u00f5estavad nad, et need arvutused on matemaatiliselt v\u00f5rdsed. Kuigi ka elektromagnetv\u00e4lja tugevuse arvutused on veidra kujuga objektide puhul keeruline, on see praeguse inseneriteaduse poolt pakutavate tarkvara kahendustega v\u00f5imalik.<\/p>\n

“Anal\u00fc\u00fctiliselt on Casimiri j\u00f5u kohta k\u00e4ivaid t\u00e4pseid arvutusi v\u00f5imatu teha, v\u00e4lja arvatud m\u00f5ningate geomeetriate korral. Ent MIT teadlaste poolt pakutava tehnikaga saad sa p\u00f5him\u00f5tteliselt seda t\u00e4pselt \u00fcksk\u00f5ik millise geomeetria korral teha,” \u00fctles Diego Dalvit<\/strong>, Casimiri j\u00f5u spetsialist Los Alamoses.<\/p>\n

Kuna Casimiri j\u00f5ud p\u00f5hjustab MEMS-idel liikuvate osade kokkukleepumist, pakub uus tehnika ka sellele lahendusi. M\u00e4rtsis avaldas Harvardi \u00fclikooli f\u00fc\u00fcsik Michael Levin koos MIT teadlastega artikli, mis kirjeldab esimest materjalide paigutust, mis tekitab vaakumis t\u00f5ukuva Casimiri j\u00f5u.<\/p>\n

Siiski arvab Dalvit, et f\u00fc\u00fcsikud peavad uut tehnikat kasutades kasutama ka intuitsiooni, et luua kasulike omadustega v\u00e4ikeste objektidega s\u00fcsteemi. “Kui sul \u00fchel hetkel saab selgeks, millised geomeetriad p\u00f5hjustavad t\u00f5ukumist, saad sa uue tehnika abil teada, kas tegu on t\u00f5ukumisega v\u00f5i mitte,” \u00fctles Dalvit. T\u00f6\u00f6riistad ise ei oska t\u00f5ukumist p\u00f5hjustavaid geomeetriaid leida.<\/p>\n

Allikas:
\nMIT, Larry Hardesty\u00b7: “Mysterious quantum forces unraveled.”<\/ae\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

MIT teadlased on leidnud viisi, kuidas Casimiri j\u00f5ud t\u00f5ukuvaks muuta, mis pakub lahendust mikromasinate osade teineteise k\u00fclge kleepumise v\u00e4ltimiseks. 1948. aastal avastatud Casimiri j\u00f5ud on olemuselt keerukad kvantj\u00f5ud, mis m\u00f5jutavad ainult teineteisele v\u00e4ga l\u00e4hedal olevate objektide puhul. Nad on niiv\u00f5rd v\u00e4iksed, et insenerid on neid saanud viimase 60 aasta jooksul saanud ignoreerida. Paraku on elektromehaaniliste […]<\/p>\n","protected":false},"author":28,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[16],"tags":[],"class_list":{"0":"post-2940","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-teadusuudis","7":"entry","8":"has-post-thumbnail"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/2940","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/28"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=2940"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/2940\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=2940"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=2940"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=2940"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}