Ett samarbete mellan forskare från University of Western Australia och University of California Merced har gett ett nytt sätt att mäta små krafter och använda dem för att kontrollera föremål.

Forskningen, publicerad idag i Naturfysik , leddes gemensamt av professor Michael Tobar, från UWA's School of Physics, Mathematics and Computing och chefsutredare vid Australian Research Council Center of Excellence for Engineered Quantum Systems och Dr. Jacob Pate från University of Merced.

Professor Tobar sa att resultatet är ett nytt sätt att manipulera och kontrollera makroskopiska objekt på ett icke-kontaktande sätt, tillåter ökad känslighet utan att lägga till förlust.

En gång ansågs vara av endast akademiskt intresse, denna lilla kraft - känd som Casimir -kraften - väcker nu intresse för områden som metrologi (mätvetenskap) och avkänning.

"Om du kan mäta och manipulera Casimir-kraften på föremål, då får vi förmågan att förbättra kraftkänsligheten och minska mekaniska förluster, med potential att starkt påverka vetenskap och teknik, " sa professor Tobar.

"För att förstå detta, vi behöver fördjupa oss i kvantfysikens konstigheter. I verkligheten existerar inte ett perfekt vakuum – inte ens i tomt utrymme vid noll temperatur, virtuella partiklar, som fotoner, flimra in och ut ur existensen.

"Dessa fluktuationer interagerar med föremål placerade i vakuum och förstärks faktiskt i storlek när temperaturen ökar, orsakar en mätbar kraft från "ingenting" - även känd som Casimir-styrkan.

"Det här är praktiskt eftersom vi lever i rumstemperatur. Vi har nu visat att det också går att använda kraften för att göra coola saker. Men för att göra det, vi måste utveckla precisionsteknologi som låter oss kontrollera och manipulera objekt med denna kraft."

Professor Tobar sa att forskare kunde mäta Casimir-kraften och manipulera objekten genom en precisionsmikrovågsfotonisk hålighet, känd som en återinträdande hålighet, vid rumstemperatur, med en uppsättning med ett tunt metallmembran separerat från den återinträdande håligheten, utsökt kontrollerad till ungefär bredden på ett dammkorn.

"På grund av Casimir-kraften mellan föremålen, det metalliska membranet, som böjde sig fram och tillbaka, hade sina fjäderliknande svängningar avsevärt modifierade och användes för att manipulera egenskaperna hos membranet och återinträdande kavitetssystem på ett unikt sätt, " han sa.

"Detta möjliggjorde storleksordningar för förbättring av kraftkänslighet och förmåga att kontrollera membranets mekaniska tillstånd."