Kraften är stark inte bara i Star Wars, utan också som en grundläggande egenskap inom fysiken. Till exempel, forskare kan lägga två oladdade metallplattor nära varandra i ett vakuum, och "voila!" —- de kommer att locka varandra som Luke Skywalker och hans pålitliga ljussabel.

1948, Den nederländske teoretiska fysikern Hendrick Casimir förutspådde först en attraktiv kraft som var ansvarig för denna effekt - senare kallad Casimir -effekten. Ett halvt sekel senare, 1996, Casimirstyrkan mättes experimentellt för första gången av Steve Lamoreaux vid Los Alamos National Laboratory.

Men precis som den ljusa och mörka sidan av kraften i Star Wars, forskare har undrat, kan det finnas en likadan men motsatt typ av Casimir -kraft?

"Mellan två liknande material, denna styrka motsvarar alltid en attraktiv Casimirstyrka, oavsett förmedlingsmaterial, "sa Arizona State University fysiker Frank Wilczek." Men i princip kan Casimirstyrkan vara avskyvärd. "

Wilczek förklarar att generering av en motbjudande Casimirstyrka har fått ett stort intresse för praktiska tillämpningar som halvledarindustrin, eftersom chips har blivit tunnare och tunnare med atomskala funktioner.

"Under de senaste åren har människor har ägnat stora ansträngningar för att förverkliga motbjudande Casimirstyrkor, särskilt med tanke på applikationer till nano-enheter och kolloider, som kan innehålla närliggande delar som man vill hålla åtskilda. "

Nu, Wilczek, tillsammans med kollegan Qing-Dong Jiang från Stockholms universitet, har visat för första gången att Casimirstyrkan kan vändas och görs frånstötande, justerbar eller förbättrad, beroende på materialets egenskaper mellan plattorna.

"Vi finner att Casimirstyrkan kan, som en funktion av avstånd, svänga mellan attraktivt och frånstötande, och att den kan ställas in genom applicering av ett externt magnetfält, "sa

Wilczek, en professor i fysik vid ASU som också har fakultetstjänster vid Massachusetts Institute of Technology och Stockholms universitet.

Långt ifrån att vara en vetenskap om ingenting, "materialet" i det tomma utrymmet för dammsugare mellan de två metallplattorna, på grund av kvanteffekter, är faktiskt floder som vimlar av en osynlig kraft-elektromagnetiska vågor som innehåller outnyttjad energi. Under Casimir -effekten när plattorna flyttas ihop, några av vågorna i vakuumet pressas gradvis ut, ger mer energi till sin omgivning, och orsakar attraktionskraften.

Vakuumet är fyllt med kvantfluktuationer i det elektromagnetiska fältet-virtuella fotoner som dyker in och ut ur existens-som antas agera på samma sätt. För att göra plattorna motbjudande och avstämbara, Wilczek och Stockholms universitetskollega Qing-Dong Jiang lade in ett material mellan plattorna som bryter detta beteende. Detta "kirala" material (kiralt kommer från det grekiska ordet som betyder hand) orsakar två typer av fotoner som skiljer sig åt som din vänstra och högra hand, eller i det här fallet, höger och vänster-cirkulära polariserade fotoner. Materialet gör att fotonerna har olika hastigheter som var och en kan överföra olika mängder fart till plattorna.

Wilczek och Jiang beräknade Casimir -kraften mellan två plattor för två typer av mellanliggande kirala material och vid olika temperaturer. De fann att kraften kunde justeras genom att ändra avståndet mellan plattorna eller ändra styrkan hos ett applicerat magnetfält. De fann att att göra dessa justeringar kan ge en motbjudande Casimir -kraft mer än tre gånger så stark som attraktionskraften för samma uppställning i ett vakuum.

"Nyckeln till att förverkliga motbjudande Casimir -krafter mellan liknande föremål är att infoga ett mellanliggande kiralt material mellan dem, "sa Wilczek." Den kirala Casimirstyrkan har flera särdrag:den kan vara oscillerande, dess storlek kan vara stor, och det kan variera som svar på yttre magnetfält. "

Deras förhoppning är att dessa resultat ska ge fysiker och ingenjörer som är intresserade av halvledare och nanodatorer ett nytt sätt att utforska beteenden och egenskaperna hos olika material på kvantnivå.

"Genom anslutning av denna kraft till oberoende mätbara materialegenskaper, man får en mängd förutspådda fenomen som direkt återspeglar makroskopiska effekter av kvantfluktuationer. "

Och kanske, forskare kan till och med hämta lite innovationsinspiration genom att utnyttja deras inre Star Wars -nörd från ett av Darth Vaders mest kända filmcitat:"Underskatta inte kraften."