Anahtar kelimeler: casimir etkisi, kuantum mekaniği, fizik, korunumsuz enerji, plaka, vakum enerjisi, sıfır nokta enerjisi.
Daha fazla: forum bilim ve teknoloji
Casimir etkisi, bir elektromanyetik alan yokluğunda bir rezonans boşluğuna (hava geçirmez bir şekilde kapatılmış metal kutu) batırılmış iki paralel metal plaka arasında çok zayıf bir çekici kuvvet şeklinde kendini gösterir.
Klasik elektromanyetizma teorisi ve klasik mekanik teorisine göre, iki plak hareketsiz kalmalıdır çünkü boşlukta herhangi bir alanın mutlak bir boşluğu vardır. Hareket edebilmek için metal plakaların hiçbir yere çizemedikleri enerjiye ihtiyaçları var.
Casimir etkisi, kuantum alan teorisinin saf bir sonucudur. Tarafından hayal edildi ve hesaplandı 1948'teki Hollandalı fizikçi Hendrick Casimir.
Selon kuantum alan teorisielektromanyetik alan (ve bu aynı zamanda tüm kuantum alanları için de geçerlidir) farklı enerji durumlarına sahiptir. En düşük enerji durumu - temel durum - enerji kuantumunun yokluğuna (elektromanyetik alan durumunda fotonlar) veya başka bir deyişle boşluğa karşılık gelir. İlk "uyarılmış" durum, bir kuantum enerji veya bir foton içeren durumdur. İkinci uyarılmış durum, iki foton halidir ve bu böyle devam eder.
Bununla birlikte, vakumun kuantum alan teorisi tarafından verilen temsil en azından paradoksaldır. Bu boşluk aslında parçacıklar şeklinde "gerçekleşmemiş" enerji doludur. Bununla birlikte, kısa sürelerde, bu enerji, ömrü çok kısa olan parçacıklar veya kutalar içinde gerçekleşebilir. Onlara sanal parçacıklar denir. Sanal olarak nitelendirilse de, bu kuantaların etkileri (bizim durumumuzdaki fotonlar) gerçek.
Boşlukta sanal kuanta (sanal fotonlar) kendiliğinden boşluktan "çıkacaktır". Bu fotonların dalga boyu spektrumu süreklidir ancak boşluk kapalı olduğundan, frekansların çoğu tahrip edici olacaktır ve sonunda sadece birkaç belirli frekans ( rezonans modları) boşlukta kalacaktır. Bu bir rezonans fenomeninin klasik rezonans boşluğu. Rezonans modları, modun dalga boyunun, boşluğun yüzlerini ayıran mesafenin bütün bir alt sınıfı olması ile karakterize edilir. Bu nedenle, izin verilen mod sayısı, boşluğun yüzlerini ayıran mesafe ile orantılıdır.
Bizi ilgilendiren konfigürasyonda, boşluğun yüzleri ile plakalar arasında ve plakaların kendi arasında rezonanslar kurulur. Plakalar arasındaki mesafe, boşluğun yüzeylerine olan mesafelerinden daha azsa, boşluğun yüzeyleri ve levhalar arasında, levhaların kendi arasında olduğundan daha fazla rezonans modu olacaktır. Bu nedenle, plakaların "iç" yüzlerine uygulanan radyasyon basıncı, "dış" yüzlerine uygulanandan daha düşüktür. Bu, plakaları birbirine yaklaştırmak için çok zayıf bir kuvvete neden olur.
1948'den beri öngörülmesine rağmen, bu etki yalnızca 1997'de ilk kez deneysel olarak gözlemlendi.
Titiz olmak için, mevcut tüm kuantum alanlarının miktarını dahil etmek gerekli olacaktır. Ancak bu alanlar, elektromanyetik alanla karşılaştırıldığında, ilişkili kantranın düşük bir olasılık olasılığına dönüşen boşluktan gerçekleşmek için çok fazla enerji gerektirir. Bu nedenle, Casimir etkisine katkıları büyük ölçüde ihmal edilebilir düzeydedir.
Casimir etkisi gösteriyor kiVakum ile hareket oluşturmak mümkündür. Bu içinde oluşturur klasik enerji korunumu ilkesinin büyük bir ihlali ve kuantum fiziğinin kafa karıştırıcı olabileceğini ölçebilir!