با استفاده از صفحات گرافین، محققان در صدد کنترل و حذف نیروی کازیمیر هستند. این‌کار کمک شایانی است به حل مشکلات پیش‌رو در اندازه‌گیری نیروی گرانشی در فواصل کوتاه.

وقتی دو صفحه فلزی بدون بار در خلأ نزدیک یکدیگر قرار داده شوند، افت و خیزهای موجود در میدان کوانتومی خلأ نیرویی جاذبه بین دو صفحه تولید می‌کند. این نیرو تحت عنوان نیروی کازیمیر شناخته می‌شود. اما اگر در عوض جنس صفحات از گرافین باشد آنگاه در حضور یک میدان مغناطیسی پدیده‌ای متفاوت رخ می‌دهد. وانگ کونگ تیسه و آلن مک‌دونالد از دانشگاه Texas در مجله Physical Review Letters گزارش می‌دهند که بر روی راهکاری ممکن مبنی بر کنترل و یا حتی حذف نیروی کازیمیری کار می‌کنند.

افت و خیزهای کوانتومی خلأ به بروز نیروی کازیمیر منجر می شوند(فلش‌های با رنگ زرد) اما میدان مغناطیسی نیرویی خلاف جهت نیرو کازیمیر وارد می‌کند (فلش‌های با رنگ قرمز).

این طرح کلی از وجود ترازهای انرژی گسستهٔ لاندائو در گرافین استفاده می‌کند؛ این ترازها به خاطر اثر کوانتومی هال القا شده توسط یک میدان مغناطیسی قوی پدید می‌آیند. بنابراین اثر کازیمیر به ابررسانایی هال وابسته می‌شود، به طوری که به کوانتش نیروی کازیمیر منجر می‌گردد و اجازه می‌دهد تا نیروی کازیمیر بین مقادیر رانشی و ربایشی به طور الکتریکی تنظیم شود. محاسبات نویسندگان نشان می‌دهد که وقتی یکی از صفحات بدون بار الکتریکی اضافی باشد آنگاه نیروی کازیمیر می‌تواند حذف شود. این اثر پیش‌بینی شده بایستی همچنین برای آرایش هندسی صفحه-کره نیز برقرار باشد. ملاحظه این آرایش هندسی بسیار مهم است چرا که نگه داشتن دو صفحه موازی نزدیک یکدیگر در فواصل چنین اندکی بسیار دشوار است و در مطالعات اثر کازیمیر در موارد بسیاری از این آرایش به عنوان آرایش هندسی معادل با دو صفحه موازی استفاده می‌کنند.

انگیزه اصلی برای حذف نیروی کازیمیر به خاطر تلاش‌ها برای اندازه‌گیری نیروی گرانشی در فواصل کوتاه (چند میکرومتر) می‌باشد؛ که از روی آن نظریه‌هایی رفتار مکانیک غیر نیوتونی را پیش‌بینی کرده‌اند. در این فواصل نیروی کازیمیر از نیروی جاذبه گرانشی بیشتر است. طرح کلی نویسندگان این مشکل را حل خواهد کرد و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری را برای نیروی جاذبه گرانشی بدنبال خواهد داشت.

منبع:

Physics - Tuning Casimir Forces