En ritning för en kvantframdrivningsmaskin

Kvantvakuumet har fascinerat fysiker ända sedan Hendrik Casimir och Dirk Polder föreslog 1948 att det skulle utöva en kraft på ett par snävt åtskilda ledande plattor. Deras idé bekräftades så småningom när kraften mättes 1997. Hur man utnyttjar denna kraft är dock fortfarande inte klart.

Under de senaste åren har ett nytt sätt att tänka om kvantvakuum dykt upp som har mycket större potential. Och idag beskriver en fysiker hur den kan användas för att skapa framdrivning.

Innan vi diskuterar det, låt oss spåra tillbaka lite. Enligt kvantmekaniken kommer varje vakuum att fyllas med elektromagnetiska vågor som hoppar in och ut ur existensen. Det visar sig att dessa vågor kan ha olika mätbara effekter, till exempel Casimir-Polderkraften.

Det nya tillvägagångssättet fokuserar på det momentum som är förknippat med dessa elektromagnetiska fält snarare än den kraft de utövar. Frågan är om det är möjligt att modifiera detta momentum för, om du kan, bör du få en lika och motsatt kick. Det är vad raketforskare kallar framdrivning.

Idag föreslår Alex Feigel vid Soreq Nuclear Research Center, ett regeringslabb i Yavne Israel, ett helt nytt sätt att modifiera kvantvakuumets momentum och hur detta kan utnyttjas för att generera framdrivning.

Feigels tillvägagångssätt kombinerar två väletablerade idéer. Den första är Lorentz-kraften som upplevs av en laddad partikel i elektriska och magnetiska fält som korsas. Den andra är den magnetoelektriska effekten – fenomenet där ett externt magnetfält inducerar ett polariserat inre elektriskt fält i vissa material och vice versa.

Frågan som Feigel ställer är under vilka omständigheter de elektromagnetiska fälten i ett kvantvakuum kan utöva en Lorentz-kraft. Svaret är att kvantvakuumet ständigt interagerar med magnetoelektriska material som genererar Lorentz-krafter. För det mesta summerar dock dessa krafter sig till noll.

Feigel säger dock att det finns fyra fall där krafterna inte summerar till noll. Två av dessa är redan kända, till exempel begränsar kvantfältet mellan två plattor, vilket utesluter längre våglängder.

Men Feigel säger att de två andra erbjuder helt nya sätt att utnyttja kvantvakuumet med hjälp av magnetoelektriska nanopartiklar för att interagera med de elektromagnetiska fälten det innehåller.

Den första metoden är att snabbt aggregera ett antal magnetoelektriska nanopartiklar, en process som påverkar gränsvillkoren för högfrekventa elektromagnetiska vågor och genererar en kraft.

Det andra är helt enkelt att rotera en grupp magnetoelektriska nanopartiklar, som också genererar en Lorentz-kraft.

Hur som helst, resultatet är en förändring i hastighet. Som Feigel uttrycker det: mekanisk verkan av kvantvakuum på magnetoelektriska föremål kan vara observerbar och ha ett betydande värde.

Det fina med Feigels idé är att den lätt kan testas. Han föreslår att man bygger en adresserbar grupp av magnetoelektriska nanopartiklar, kanske gjorda av ett material som FeGaO3 som har en magnetoelektrisk konstant på 10^-4 i ett svagt magnetfält.

Dessa nanopartiklar måste helt enkelt roteras på det sätt som krävs för att generera en kraft. Feigel kallar det ett magnetoelektriskt kvanthjul.

Naturligtvis är det ingen som får en gratis lunch här. Även om den föreslagna motorn kommer att förbruka energi för att manipulera partiklarna, kommer framdrivningen att ske utan någon förlust av massa, säger Feigel. Han antyder till och med, med mästerlig underdrift, att detta kan få praktiska konsekvenser.

Så här är en högriskidé med en enorm potentiell utdelning. Frågan är: vem har bollarna att prova?

Ref: arxiv.org/abs/0912.1031 : Ett magnetiskt-elektriskt kvanthjul

Dölj