მეცნიერები ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში ცდილობენ დაამტკიცონ, რომ ადამიანს საერთოდ არ სჭირდება წიაღისეული საწვავზე დამოკიდებულება.
ისინი ამტკიცებენ, რომ ჩვენ ვაგრძელებთ ბრძოლას ენერგიის წყაროებისთვის, ვანადგურებთ გარემოს და ავნებს დედა დედამიწას. ჩვენ ვაგრძელებთ იგივე ძველ მეთოდებს, რომლებიც გამოიმუშავებენ ტრილიონ დოლარს ენერგეტიკული ინდუსტრიის ლიდერებისთვის. კორპორატიული მედია აგრძელებს იმ იდეის პოპულარიზაციას, რომ ენერგეტიკულ კრიზისში ვართ, რომ რესურსების ნაკლებობის გამო ვუახლოვდებით მთავარ პრობლემას.
ნულოვანი წერტილის ენერგიის კონცეფცია
ზოგიერთი მეცნიერი ამტკიცებს, რომ აქციონერთა იგივე ჯგუფი, რომელიც ფლობს ენერგეტიკულ ინდუსტრიას, ასევე ფლობს კორპორატიულ მედიას. როგორც ჩანს, ეს არის კიდევ ერთი შიშის ტაქტიკა და კიდევ ერთი საბაბი თავისუფალი ენერგიის გამოუყენებლობისთვის. მაგალითად, იგი გამოიყენება პრაქტიკაში.
როგორ შეიძლება იყოს რესურსების დეფიციტი, როცა გვაქვს სისტემები, რომლებსაც შეუძლიათ რესურსების მიწოდება გარე სესხების გარეშე? ეს ნიშნავს, რომ ამ სისტემებს შეუძლიათ განუსაზღვრელი ვადით იმუშაონ და უზრუნველყონ რესურსები მთელი პლანეტისთვის წიაღისეული საწვავის დაწვის გარეშე. ეს აღმოფხვრის იმ „გადასახადის“ დიდ ნაწილს, რომელსაც ადამიანები იხდიან საცხოვრებლად და შეამცირებს ჩვენს მავნე ზემოქმედებას დედამიწაზე და მის გარემოზე.
მაშინაც კი, თუ თქვენ არ გჯერათ თავისუფალი ენერგიის კონცეფციის (ასევე ცნობილია როგორც ნულოვანი წერტილის ენერგია), ჩვენ გვაქვს რამდენიმე სუფთა წყარო, რომელიც მთელ ენერგიას მოძველებულს ხდის.
ეს სტატია ძირითადად ყურადღებას გაამახვილებს თავისუფალი ენერგიის კონცეფციაზე, რომელიც დადასტურებულია მკვლევარების მიერ მთელს მსოფლიოში, რომლებმაც ჩაატარეს ექსპერიმენტები და გამოაქვეყნეს თავიანთი ნაშრომი.
თუმცა, ახალი ენერგეტიკული ტექნოლოგიები რომ იყოს უფასო მთელ მსოფლიოში, ცვლილებები ღრმა იქნებოდა. ეს ყველას შეეხო, ყველგან გავრცელდებოდა. ეს ტექნოლოგიები არის აბსოლუტურად ყველაზე მნიშვნელოვანი, რაც მოხდა მსოფლიოს ისტორიაში.
Casimir Energy Power
კაზიმირის ეფექტი არის თავისუფალი ენერგიის მაგალითის დასტური, რომლის უარყოფა შეუძლებელია.
ენერგია იწინასწარმეტყველა გერმანელმა თეორიულმა ფიზიკოსმა ჰაინრიხ კაზიმირმა 1948 წელს, მაგრამ ექსპერიმენტულად ვერ მოიპოვა იმდროინდელი ტექნოლოგიის ნაკლებობის გამო.
კაზიმირის ეფექტი ასახავს ნულოვანი წერტილის ენერგიას, ანუ ვაკუუმურ მდგომარეობას, რომელიც პროგნოზირებს, რომ ორი ლითონის ფირფიტა ერთმანეთთან ახლოს მიიზიდავს ერთმანეთს კვანტური რყევების დისბალანსის გამო.
ამის შედეგები შორსმიმავალია და ვრცლად არის დაწერილი თეორიულ ფიზიკაში მკვლევარების მიერ მთელ მსოფლიოში. დღეს ჩვენ ვიწყებთ იმის დანახვას, რომ ეს ცნებები არა მხოლოდ თეორიულია, არამედ პრაქტიკულიც.
მტვერსასრუტები ზოგადად სიცარიელედ ითვლება, მაგრამ ჰენდრიკ კაზიმირი თვლიდა, რომ ისინი არ შეიცავდნენ ელექტრომაგნიტურ ტალღის რხევებს. მან ვარაუდობდა, რომ ვაკუუმში გამართული ორი ლითონის ფირფიტა შთანთქავს ტალღებს და ქმნის ვაკუუმურ ენერგიას, რომელსაც შეუძლია მიიზიდოს ან მოგერიოს ფირფიტები.
თუ ვაკუუმში მოათავსებთ ორ ფირფიტას, ისინი იზიდავენ ერთმანეთს და ამ ძალას ეწოდა კაზიმირის ეფექტი, როგორც ვაკუუმის ენერგია (ნულოვანი რხევები). ჰარვარდის უნივერსიტეტში და ამსტერდამის უნივერსიტეტში და სხვაგან ჩატარებულმა ბოლო კვლევებმა დაადასტურა კაზიმირის სწორი ეფექტი. 
თუმცა, კაზიმირის ძალა ძალიან სუსტია და ვლინდება, თუ სხეულები დაშორებულია რამდენიმე მიკრონით და მკვეთრად იზრდება, თუ სხეულები უახლოვდებიან მიკრონზე ნაკლებ მანძილზე.
10 ნმ მანძილზე (ასობით ტიპიური ატომის ზომა) კაზიმირის ძალა შედარებულია ატმოსფერულ წნევასთან.
კაზიმირის ეფექტი, ფენომენების ფართო სპექტრის ზოგადი სახელწოდება, რომელიც გამოწვეულია ველის ვაკუუმური მდგომარეობის რყევებით (კერძოდ, ელექტრომაგნიტური) საზღვრების არსებობის ან სივრცის გეომეტრიის (ტოპოლოგიის) ცვლილებების არსებობისას. ფიზიკის სფეროების დიაპაზონი, რომელშიც კაზიმირის ეფექტი ვლინდება, ძალიან ფართოა - სტატისტიკური ფიზიკიდან ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკით და კოსმოლოგიამდე.
პირველად, ელექტრომაგნიტური ველის კვანტური რყევების გავლენა ელექტრულად ნეიტრალური მაკროსკოპული სხეულების ურთიერთქმედების შესახებ იწინასწარმეტყველა ჰოლანდიელმა თეორიულმა ფიზიკოსმა ჰ. კაზიმირმა (1948). მან გამოთვალა, რომ ველის კვანტური რყევების გამო გრუნტის (ვაკუუმის) მდგომარეობაში, ორი სიბრტყე-პარალელური, იდეალურად გამტარი დაუმუხტი ფირფიტა, რომლებიც გამოყოფილია ვაკუუმში L სიგანის უფსკრულით, აბსოლუტურ ნულოვან ტემპერატურაზე უნდა მიიზიდოს F ძალით თითოზე. ერთეული ფართობი:
F = - 0.0065hc/L 4, (*)
სადაც h არის პლანკის მუდმივი, c არის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში. ორი დიელექტრიკული ფენის მიზიდულობის ძალის უფრო ზოგადი ფორმულა, ველის სიხშირეზე ნებართვის დამოკიდებულების გათვალისწინებით, მიიღო ე.მ. ლიფშიცმა 1954 წელს. კაზიმირის ძალა F ძალიან მცირეა დისტანციებზე, რომლებიც აღემატება რამდენიმე მიკრომეტრს, თუმცა, როგორც მანძილი მცირდება, ის სწრაფად იზრდება და L = 0,01 μm (დაახლოებით ასი ატომური ზომის) ეფექტური უარყოფითი წნევა F აღწევს თითქმის 1,3 10 6 Pa (13). ატმოსფერო). ამიტომ, კაზიმირის ძალების გათვალისწინება მნიშვნელოვანია მიკრო და ნანო ზომის სხვადასხვა ელექტრომექანიკური მოწყობილობების დიზაინში. ზოგჯერ კაზიმირის ძალები განიხილება, როგორც ვან დერ ვაალის მიზიდულობის ძალების გამოვლინება "დიდი" (ატომური მასშტაბით) დისტანციებზე, როდესაც ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების შეფერხება არ შეიძლება იყოს უგულებელყოფილი.
პირველი ექსპერიმენტები კაზიმირისა და ლიფშიცის ფორმულების შესამოწმებლად, დაყენებულმა 1950-იან წლებში, თვისობრივად დაადასტურა მიზიდულობის ძალის არსებობა კვარცისგან დამზადებულ ბრტყელ და სფერულ ზედაპირებს შორის (I. I. Abrikosov, B. V. Deryagin) და ლითონის ბრტყელ ფირფიტებს შორის (M. Sparnay, ნიდერლანდები). მცირე ძალების (10-12 ნ-მდე) და დისტანციების (0,1-6 მკმ დიაპაზონში) გაზომვების სიზუსტისა და სანდოობის მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება შესაძლებელი გახდა მხოლოდ 1990-იანი წლების ბოლოს ახალი ხელსაწყოებისა და ტექნოლოგიების გაჩენის გამო. როგორიცაა ატომური ძალის მიკროსკოპი და მიკროელექტრომექანიკური სისტემები. მიღწეული საუკეთესო სიზუსტე არის დაახლოებით 1%. დამაკმაყოფილებელი შეთანხმება მიღწეულია თეორიასა და ექსპერიმენტს შორის, თუმცა ზოგიერთი დეტალი (მაგალითად, ძალების დამოკიდებულება ტემპერატურაზე რამდენიმე მიკრონს აღემატება) დაზუსტებას მოითხოვს. ურთიერთქმედების რეალური ძალა მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული მასალისა და ზედაპირის თვისებებზე, ასე რომ, თუნდაც კარგი გამტარებისთვის (ოქრო, სპილენძი) მისი ღირებულება შეიძლება განსხვავდებოდეს ფორმულით (*) გამოთვლილი მნიშვნელობიდან ათობით პროცენტით.
1959 წელს, ი.ე.ძიალოშინსკიმ, ე.მ.ლიფშიცმა და ლ.პ.პიტაევსკიმ იწინასწარმეტყველეს საგრებელი ძალის გამოჩენის შესაძლებლობა ფენოვან სტრუქტურებში სხვადასხვა ნებართვით. შემდგომში ნაპოვნი იქნა მრავალი სხვა მოდელი და გეომეტრიული კონფიგურაცია, რომელიც იძლევა ასეთ ძალას, მაგალითად, იდეალური გამტარისა და მაგნიტის, ან მეტამასალებისგან დამზადებული სხვადასხვა სტრუქტურების შერწყმისას (ხელოვნური მედია უარყოფითი რეფრაქციული ინდექსით). თუმცა, ჯერ არ არსებობს თეორიული შედეგების ექსპერიმენტული დადასტურებები, თუმცა ეს საკითხი აქტუალურია მიკრო და ნანოელექტრომექანიკური მოწყობილობების შემუშავებასთან დაკავშირებით.
კაზიმირის ეფექტი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კოსმოლოგიაში იმის გამო, რომ ველის კვანტური თეორიის ფარგლებში ნულოვანი ტემპერატურის დროს წარმოიქმნება ვაკუუმის ენერგიის სიმკვრივე. ამას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს კოსმოლოგიური მუდმივის პრობლემის გადასაჭრელად და დაკავშირებულია სამყაროს ინფლაციურ მოდელთან. კაზიმირის ეფექტი ძალიან მნიშვნელოვანია ჰადრონების ფიზიკაში: მათი თვისებების გამოთვლისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული კვარკისა და გლუონის ველების კაზიმირის ენერგია. კაზიმირის ეფექტი მხედველობაში მიიღება ველის სუპერსიმეტრიულ თეორიებში და კალუზა-კლეინის ტიპის თეორიის მოდელებში დამატებითი სივრცითი განზომილებების სპონტანური კომპაქტურობის მექანიზმების გაანალიზებისას.
თუ ველის შემზღუდველი ზედაპირები მოძრაობს ან მათი თვისებები დროზეა დამოკიდებული, მაშინ საუბარია არასტაციონარული (ან დინამიური) კაზიმირის ეფექტზე, რომლის ნათელი გამოვლინება შეიძლება იყოს ვაკუუმიდან ფოტონების დაბადება საზღვრების გადაადგილების გამო. ელექტრულად ნეიტრალური მაკროსკოპული სხეულები. ეს ეფექტი ჯერ კიდევ არ არის აღმოჩენილი, რადგან წარმოქმნილი ფოტონების სავარაუდო რაოდენობა პროპორციულია მოძრაობის დამახასიათებელი სიჩქარის სინათლის სიჩქარის თანაფარდობის კვადრატისა, ანუ ძალიან მცირეა. თუმცა, ეს რიცხვი შეიძლება გაიზარდოს სიდიდის მრავალი ბრძანებით კვანტური ჩარევის გამო, თუ საზღვარი საკმარისი ამპლიტუდით რხევა და ელექტრომაგნიტური ველის არჩეული რეჟიმის რხევის პერიოდის ნახევართან ახლოს პერიოდი, ეფექტის გამოყენებით. პარამეტრული რეზონანსი. ასეთი ექსპერიმენტი რეალისტურია რამდენიმე გიგაჰერცის რეგიონის სიხშირეებისთვის.
ლიტ.: ბარაშ იუ.ს.ვან დერ ვაალის ძალები. მ., 1988; Mostepanenko V. M., Trunov N. N. კაზიმირის ეფექტი და მისი გამოყენება. მ., 1990; Bordag M., Mohideen U., Mostepanenko V. M. ახალი განვითარება კაზიმირის ეფექტში // ფიზიკის მოხსენებები. 2001 წ. 353. No1-3.
დაახლოებით 50 წლის წინ ჰაინრიხ კაზიმირმა აღმოაჩინა, რომ ორ ზედაპირს შორის ვაკუუმში არის გარკვეული ძალა.ამ ძალას შეუძლია შექმნას ნამდვილი რევოლუცია მეცნიერებაში.
თუ ორ სარკეს აიღებთ და ცარიელ სივრცეში მოათავსებთ, მათ შორის მიზიდულობა იწყება, ვინაიდან მათ შორის ვაკუუმია. ეს ფენომენი კაზიმირმა აღმოაჩინა 1948 წელს, როდესაც ის ეინდჰოვენის სამეცნიერო ცენტრში სწავლობდა. ამ ფენომენს ეწოდა კაზიმირის ეფექტი, ხოლო ძალას, რომელიც ჩნდება ორ სარკეს შორის, ეწოდება კაზიმირის ძალა.
დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ კაზიმირის ეფექტი სხვა არაფერია, თუ არა სახალისო თეორია. თუმცა, ბოლო წლებში გაიზარდა ინტერესი ამ ფენომენის მიმართ. გაირკვა, რომ კაზიმირის ძალა პირდაპირ გავლენას ახდენს მიკროსკოპულ მექანიზმებზე და ტექნიკური აღჭურვილობის მიღწევების წყალობით, ეს ძალა შეიძლება გაზომილი იყოს გაზრდილი სიზუსტით.
ეს ეფექტი შეიძლება იყოს გარკვეული ინტერესი ფუნდამენტური ფიზიკისთვის. არსებობს მრავალი თეორია, რომლის მიხედვითაც არსებობს გაფართოებული დამატებითი ზომები ათგანზომილებიან და თერთმეტგანზომილებიან თეორიებში. ამ თეორიების მიხედვით, მილიმეტრის უმცირესი ფრაქციების დისტანციებზე არის გარკვეული გადახრა ნიუტონის სტანდარტული გრავიტაციისგან. ამიტომ, კაზიმირის ეფექტის გაზომვით, შესაძლებელია ამ ჰიპოთეზების შემოწმება.
კაზიმირის კოლოიდური ხსნარების შესწავლა
ეინდჰოვენის კვლევით ცენტრში მუშაობისას კაზიმირმა გამოიკვლია მაღალი სიბლანტის ინდექსის მქონე ამ ნივთიერებებისთვის დამახასიათებელი თვისებები, რომლებშიც არის მიკრონის ზომის ნაწილაკები. მათი თვისებები განისაზღვრება ვან დერ ვაალის ძალებით - ეს არის გრძელვადიანი მიმზიდველი ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება მოლეკულებსა და ატომებს შორის, რომლებიც ნეიტრალურია.
თეო ოვერბეკმა, კაზიმირის კოლეგამ, აღნიშნა, რომ ფრიც ლონდონის თეორია ვან დერ ვაალის ძალების აღწერისთვის არ შეუძლია ექსპერიმენტული მონაცემების სწორ შეფასებას. მან კაზიმირს სთხოვა ამ პრობლემაზე მუშაობა. კაზიმირმა აღმოაჩინა, რომ შეუძლებელია 2 ნეიტრალურ მოლეკულას შორის დაფიქსირებული ურთიერთქმედების სწორად აღწერა, იმის საფუძველზე, რომ მუდმივია.
ამის შემდეგ მეცნიერმა აღნიშნა, რომ ამ შედეგის აღწერა შესაძლებელია, თუ ატომის რყევებს გაითვალისწინებთ. რყევა არის ტერმინი, რომელიც ახასიათებს ყველა სახის რყევებსა და პერიოდულ ცვლილებებს. მაშინ მეცნიერს ეგონა, რომ ორი მოლეკულის ნაცვლად ორი სარკის დაყენება შეიძლებოდა, რომლებიც გვერდების არეკვით აბრუნებდნენ ერთმანეთს. ასე რომ, მან იწინასწარმეტყველა მიზიდულობის ძალა, რომელიც არსებობს ამრეკლავ ფირფიტებს შორის.
დინამიური კაზიმირის ეფექტი
კვანტური თეორიის თანახმად, ვაკუუმი არ არის ჩვეულებრივი სიცარიელე. მასში რეგულარულად შეინიშნება ენერგიის რყევები – იბადებიან და კვდებიან ვირტუალური ნაწილაკები და ანტინაწილაკები. მათ შეუძლიათ ზეწოლა. ამ ფენომენს ეწოდება "სტატიკური კაზიმირის ეფექტი". ექსპერიმენტებით დადასტურდა. თუმცა, თეორიულად, ასევე არსებობს კაზიმირის დინამიური ეფექტი - ვაკუუმის რყევების ტრანსფორმაცია რეალურ ნაწილაკებად (მაგალითად, ფოტონებში). ეს ეფექტი მეცნიერებმა დააფიქსირეს.
დინამიური კაზიმირის ეფექტით სარკეები უნდა ირხევა, ხოლო მათი სიჩქარე სინათლის სიჩქარეს უნდა შეედრება. ამისათვის ფიზიკოსებს ძლიერ მაგნიტურ ველში ლითონის ზედაპირების დაყენება მოუწიათ. ამ ველის რხევის სიჩქარე წამში თერთმეტი მილიარდჯერ იყო. ზედაპირებმა დაიწყეს დეფორმაცია სიჩქარით, რომელიც შეადგენდა სინათლის სიჩქარის 5%-ს და გამომავალზე დაფიქსირდა ფოტონების გამოჩენა. ფოტონების თვისებების მიხედვით ვიმსჯელებთ, შეიძლება ითქვას, რომ ისინი წყვილებად ჩნდებოდნენ.
კაზიმირის ეფექტის დაკვირვება. კვანტური ველების ნულოვანი რხევები
კაზიმირის ეფექტი, ისევე როგორც ბატკნის ცვლა, არის კვანტური ველის ელექტრომაგნიტური ვაკუუმის არსებობის გამოვლინება, რომელიც სავსეა ელექტრომაგნიტური ველის რყევებით. ლამბის ცვლის შემთხვევაში, ეს ვაკუუმი დამახინჯდა ბირთვის კულონის ველით, რომელიც გადაანაწილებდა რხევის ენერგიას ბირთვამდე მანძილის მიხედვით (ე.წ. ვაკუუმური პოლარიზაცია). არაჰომოგენურმა ვაკუუმურმა პოლარიზაციამ, თავის მხრივ, გამოიწვია ელექტრონის ენერგიის ბატკნის ცვლის დამოკიდებულება ბირთვიდან მის დაშორებაზე. ბირთვთან ყველაზე ახლოს მყოფ ელექტრონებს ჰქონდათ ყველაზე დიდი ცვლა რყევებთან ურთიერთქმედების გამო.
კაზიმირის ეფექტის შემთხვევაში, რყევების არაერთგვაროვნება იქმნება გამტარის (ან თუნდაც დიელექტრიკის) მიერ. ვაკუუმში. ჩვენ განვიხილავთ კაზიმირის ეფექტის კლასიკურ მაგალითს - ორი უსასრულო პარალელური იდეალურად გამტარი ფირფიტის ურთიერთქმედებას ვაკუუმში. ამ ფირფიტების იდეალური გამტარობის გამო, მათ შიგნით ელექტრული ველი არ უნდა იყოს, ხოლო მათ ზედაპირზე მას უნდა ჰქონდეს მხოლოდ ნორმალური კომპონენტი. ესენი სასაზღვრო პირობებირადგან ელექტრული ველი ფიზიკურად განპირობებულია ფირფიტების შიგნით გამტარ ელექტრონებთან ურთიერთქმედებით და ხდება როგორც კლასიკური ელექტრული ველისთვის, ასევე ვაკუუმის რყევების ველისთვის - როგორც ამბობენ, ნულოვანი წერტილის ველები. შედეგად, ეს ნულოვანი ვიბრაციები გადანაწილებულია ფირფიტებს შორის არსებულ სივრცეში, ასევე თეფშების უკან სივრცეში. ელექტრომაგნიტურ ველს, ისევე როგორც ყველა მატერიალურ ველს და ნაწილაკს, აქვს ენერგია, ამიტომ ამ ველის რყევებსაც აქვს ენერგია. თურმე სივრცეში გადანაწილებული ელექტრომაგნიტური ველის ნულოვანი წერტილის რხევების ენერგია დამოკიდებულია ფირფიტებს შორის მანძილზე! სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ შევცვლით ფირფიტებს შორის მანძილს, ჩვენ ასევე ვცვლით ნულოვანი ველის რხევების ენერგიას მათ შორის და ფირფიტების გარე გვერდებზე. გამოდის, რომ ფირფიტებს შორის მანძილის შეცვლისას ჩვენ დამატებით სამუშაოს ვაკეთებთ რყევების ენერგიის შესაცვლელად (ბოლოს და ბოლოს, ამ რყევების ენერგია არ არის „ენერგია არაფრისგან“, როგორც ხშირად ამბობენ!). ასეთი სამუშაოს შესასრულებლად ფირფიტებზე უნდა მივმართოთ ისეთი ძალა, რომ . ეს გულისხმობს აშკარა დასკვნას: ვინაიდან ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ დამატებითი ძალა მათზე ფირფიტების გადასაადგილებლად, მაშინ ფირფიტებზე გავლენას ახდენს კაზიმირის სიძლიერეტოლია
რომლის წინააღმდეგაც უნდა ვიმუშაოთ.
ელექტრომაგნიტური ველის შემთხვევაში ეს ძალა ადვილი გამოსათვლელია და გამოდის ტოლი
სად არის ფირფიტების ფართობი. მინუს ნიშანი შეესაბამება ფირფიტების მიზიდულობას. ამრიგად, ფირფიტებს შორის ვაკუუმს აქვს უარყოფითი წნევა (დაძაბულობა), რომელიც იზიდავს ფირფიტებს ერთმანეთთან.
კაზიმირის ეფექტი 1948 წელს იწინასწარმეტყველეს ჰოლანდიელმა ფიზიკოსმა ჰენდრიკ ბრუგტ გერჰარდ კაზიმირმა (1909-2000) და დანიელმა დირკ პოლდერმა (1919-2001) სხვა, ექვივალენტური მოდელის საფუძველზე - კერძოდ, ვან დერთან ანალოგიების საფუძველზე. ვაალის ძალები. ატომებს შორის შორ მანძილზე მიზიდულობის ეს ძალები მივყავართ ვან დერ ვაალსის განტოლებამდე, რომელიც ცნობილია სკოლის სასწავლო გეგმიდანაც კი, რეალური აირის შესახებ და მცირდება მანძილით, როგორც . ამ ძალების საბოლოო თეორია შეიქმნა მხოლოდ მე-20 საუკუნეში კვანტური მექანიკის საფუძველზე. ამ თეორიის მიხედვით, ატომის ელექტრონულ გარსს შეუძლია ვირტუალურად იმოძრაოს ისე, რომ მისი ცენტრი იყოს ბირთვიდან ნულოვანი მანძილით. ამ შემთხვევაში ატომში დადებითი და უარყოფითი მუხტების ცენტრები ერთმანეთს აღარ დაემთხვევა, ე.ი. მას ექნება არანულოვანი დიპოლური მომენტი. ეს ვირტუალური დიპოლური მომენტი შექმნის ვირტუალურ ელექტრულ ველს მის გარშემო არსებულ სივრცეში, რაც, თავის მხრივ, გამოიწვევს სხვა ატომების იგივე დიპოლურ პოლარიზაციას - და, შედეგად, მათ შორის ურთიერთქმედებას. კლასიკურ ფიზიკაში ამ მექანიზმის განსახორციელებლად საჭიროა ენერგიის წყარო, რომელიც ზოგჯერ ატომებს გადააქვს არა წონასწორულ, პოლარიზებულ მდგომარეობაში. მაგალითად, ატომების თერმული მოძრაობა შეიძლება გახდეს ასეთი წყარო. მიუხედავად ამისა, ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ვან დერ ვაალის ძალები პრაქტიკულად არ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე - შესაბამისად, რყევების ამ წყაროს განსხვავებული ბუნება აქვს. აღმოჩნდა, რომ რყევები კვანტურ ხასიათს ატარებს და თავს იჩენს კლასიკური ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედებაში.
კაზიმირი ვარაუდობდა, რომ ზუსტად იგივე პროცესი შეიძლება მომხდარიყო პარალელური ფირფიტების შემთხვევაშიც. მართლაც, მარტოხელა ფირფიტა რჩება ნეიტრალური, რადგან მასზე მუხტების გადანაწილება შექმნის ელექტრულ ველს, რომელიც მიდრეკილია დააბრუნოს იგი სრული ელექტრული ნეიტრალიტეტის წონასწორობის მდგომარეობაში. თუმცა, თუ არის მეორე ფირფიტა, პირველის პოლარიზაცია შეხვდება მასზე მიზიდულობის სახით პასუხს - და ეს პასუხები, დამატებული პირველი ფირფიტის ვირტუალური პოლარიზაციის ყველა შესაძლო მდგომარეობისთვის, უნდა მისცეს ძალას. მათი მიზიდულობა. ამის ხარისხობრივად ჩვენება შესაძლებელია ასახვის მეთოდის გამოყენებით. მართლაც, პირველ ფირფიტაზე გამოჩნდეს ელემენტარული დიპოლური აგზნება ორი მუხტის სახით, რომელიც ტოლია აბსოლუტური მნიშვნელობით და საპირისპირო სიდიდით (იხ. ნახ. ზემოთ). მოდით იყოს მიღებული კონფიგურაციის დიპოლური მომენტი. შემდეგ ამ დიპოლის მეორე ფირფიტასთან ურთიერთქმედების ძალა გამოითვლება ყოველი მუხტის ასახვით უკანასკნელთან შედარებით, მათი ნიშნის შეცვლით. შედეგად, ჩვენ ვიღებთ დიპოლურ მომენტს, რომელიც მდებარეობს პირველიდან დაშორებით. ამ დიპოლების ურთიერთქმედების ძალა ადვილად გამოითვლება და მისი კომპონენტი ფირფიტების ნორმალური ტოლია
სადაც მინუს ნიშანი არჩეულია მეორე ფირფიტისადმი მიზიდულობის ხაზგასასმელად.
სხვათა შორის, კაზიმირის ეფექტის ანალოგი ცნობილია ნავიგაციაში: თუ ორი ხომალდი საკმარისად მიუახლოვდება ერთმანეთს, მაშინ მათ შორის ზღვა იწყებს ნაკლებად ტალღებს, ხოლო ტალღების წნევა გემების გარე მხრიდან იწყება. მიამაგრეთ ისინი ერთმანეთზე. კვანტური კაზიმირის ეფექტი მნიშვნელოვან წვლილს შეიტანს მცირე მოცულობის ეფექტებში; კერძოდ, ის მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ბირთვების ენერგიის გაანგარიშებისას. კაზიმირის ეფექტი ასევე მოქმედებს კოლოიდური ხსნარების ფიზიკაზე. კაზიმირის ეფექტი ასევე საინტერესოა სიმძიმის მქონე მოდელების თვალსაზრისით, რადგან ფირფიტებს შორის ვაკუუმს აქვს ადგილობრივი უარყოფითი რყევების ენერგიის სიმკვრივე, რაც ნიშნავს, რომ თეორიულად მას შეუძლია შექმნას ანტიგრავიტაციული ეფექტი. ამ მიზეზით, კაზიმირის ვაკუუმი მოიხსენიება, როგორც ე.წ ეგზოტიკური მატერია. ასეთი საკითხი აუცილებელია, მაგალითად, სტაბილიზაციისთვის ჭიის ხვრელები(გვირაბი სივრცე-დროში), შესაბამისად, ასეთი წარმონაქმნების თეორიაში კაზიმირის ეფექტს მნიშვნელოვანი ადგილი უჭირავს. ელექტრომაგნიტური ტალღების სუპერნათური გავრცელება (ე.წ. შარნჰორსტის ეფექტი) ასევე ნაწინასწარმეტყველებია კაზიმირის ვაკუუმში. თუმცა, ეს ეფექტი ძალიან მცირეა და ამიტომ ექსპერიმენტულად ჯერ არ არის დაფიქსირებული.
კაზიმირის ეფექტის პირველი ექსპერიმენტული შეფასებები, რომლებსაც ჰქონდათ რიგის სიზუსტე, მიიღეს მისი ჰიპოთეზის გამოჩენიდან 10 წლის შემდეგ. კერძოდ, პირველი ექსპერიმენტი პარალელური ფირფიტებით ჩატარდა 1958 წელს მარკუს სპარნიმ. მან გამოიყენა კონდენსატორი, რომელიც შედგებოდა ორი პარალელური ფირფიტისგან, რომლის ზედა ნაწილი ზამბარისგან იყო ჩამოკიდებული. კონდენსატორზე ძაბვის გამოყენებისას, მის ფირფიტებზე მუხტი ჩნდება და ზამბარა იჭიმება კაზიმირის ძალამდე, ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ძალამდე, მიზიდულობის ძალამდე და ნიუტონის მიზიდულობის ძალამდე ფირფიტებს შორის (დიახ, ასევე უნდა გავითვალისწინოთ!) დააბალანსეთ დრეკადობის ძალა დაჭიმული ზამბარიდან. წონასწორობის წერტილის შესაბამის განტოლებას აქვს ფორმა.
კაზიმირის ძალის ტერმინი Casimir force ტერმინი ინგლისურად Casimir force სინონიმები Casimir effect აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები განსაზღვრების ძალა გამოწვეულია სასაზღვრო პირობების არსებობით ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ველის ნულოვანი რხევების მეორე კვანტიზაციისთვის. ორი დაუმუხტველი პარალელური გამტარი ფირფიტის კონკრეტულ შემთხვევაში არის მათი მიზიდულობის ძალა ერთმანეთთან.
აღწერა
მაკროსკოპული სტანდარტებით, კაზიმირის სიძლიერე უმნიშვნელოა. თუმცა, რამდენიმე ნანომეტრის ზომის და, შესაბამისად, უკიდურესად მცირე მასის მქონე ობიექტებისთვის, კაზიმირის ძალა ძალზე შესამჩნევი ხდება და მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ნანოელექტრომექანიკური მოწყობილობების (NEMS) დიზაინის დროს.
ჰოლანდიელი მეცნიერების ჰენდრიკ კაზიმირის და დირკ პოლდერის მიერ 1948 წელს ჩატარებული თავდაპირველი გამოთვლების ფარგლებში (), ვარაუდობდნენ, რომ არსებობდა ორი დაუმუხტველი იდეალურად გამტარი ლითონის ფირფიტა, რომლებიც მდებარეობდა მანძილზე. აერთმანეთისგან. ამ შემთხვევაში ძალა ფერთეულ ფართობზე მაგრამ, შეიძლება გამოითვალოს შემდეგნაირად:
პლანკის მუდმივის არსებობა ( ? \u003d 1.05 * 10 -34 J * s) ამ წილადის მრიცხველში და იწვევს მის უკიდურეს სიმცირეს.
ამ ძალის ფიზიკური მნიშვნელობის ასახსნელად, უნდა გვახსოვდეს, რომ კვანტური მექანიკის პოსტულატების შესაბამისად, ნაწილაკების ენერგიის სტაბილური მნიშვნელობები განისაზღვრება სტაციონარული შროდინგერის განტოლებით:
თუ ნაწილაკი არის თვითნებურ პოტენციურ ველში და შეუძლია შეასრულოს თავისუფალი რხევები (რხევები), ხოლო აღდგენის ძალის პოტენციალი აღწერილია სიმძლავრის ფუნქციით ლუწი მაჩვენებლით (ანუ პარაბოლა), განტოლების ამოხსნა იძლევა შემდეგი ენერგიის საკუთრივ მნიშვნელობები ე:
სადაც ? არის ოსცილატორის ბუნებრივი რხევის სიხშირე და ?? - კვანტი, რომელიც ტოლია დონეების ენერგიებს შორის კვანტების რიცხვებთან განსხვავებას ნდა n-1. ამ გამოთქმას ჰქვია შრედინგერის განტოლების ამოხსნა ჰარმონიული ოსცილატორისთვის. ამ ამოხსნიდან ჩანს, რომ თუნდაც ოსცილატორში ენერგიის კვანტების რაოდენობა ნ=0, ჰარმონიული ოსცილატორის ენერგია არ არის ნულის ტოლი, მაგრამ ??/2 . ღირებულება ??/2 დაურეკა ნულოვანი რყევებიჰარმონიული ოსცილატორი.
თუ ამ ლოგიკას გავავრცელებთ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების კვანტებზე - ფოტონებზე (და გამოვიყენებთ მიდგომას მეორე კვანტიზაცია, რომელიც იყენებს ფოტონების შექმნისა და განადგურების ოპერატორებს), მაშინ, გარკვეული მიახლოებით, კაზიმირის ძალის გაჩენა შეიძლება აიხსნას შემდეგნაირად: რაიმე ობიექტების არარსებობის შემთხვევაში, ფიზიკური ვაკუუმის მთელი სივრცე ივსება უსასრულო რაოდენობით. ელექტრომაგნიტური ველის ნულოვანი რხევების ჰარმონიები (თუნდაც ფოტონების არარსებობის შემთხვევაში, როგორც ზემოთ ნაჩვენებია, ვაკუუმის ენერგია არ იქნება ნული) ტალღის სიგრძის შესაბამისად უსასრულო სიმრავლით.
ორი გამტარი ფირფიტის არსებობა ზღუდავს სივრცეს ისე, რომ მათ ზედაპირზე ელექტრული ველის განივი კომპონენტი და მაგნიტური ველის ნორმალური კომპონენტი გახდეს ნულის ტოლი. ანუ, ტალღის სიგრძის ფირფიტებს შორის წარმოიქმნება მდგარი ტალღა 2a/კ, სად კ- ჰარმონიული რიცხვი (1, 2, 3 და ა.შ.). ამავდროულად, ფირფიტების გარეთ, ფიზიკური ვაკუუმის სივრცე უცვლელი რჩებოდა და სწორედ ეს სივრცე ახდენს ზეწოლას ფირფიტებზე და ცდილობს მათ ერთმანეთთან დაახლოებას.
პირველი ექსპერიმენტები კაზიმირის ძალის გამოსავლენად ჩატარდა უკვე 1958 წელს (), თუმცა მათი სიზუსტე ძალიან დაბალი იყო. უფრო ზუსტად, კაზიმირის ძალა გაზომეს სტივ ლამორში 1997 წელს ().
- ლური სერგეი ლეონიდოვიჩი, დოქ.
- Casimir H. B. G., and Polder D. The Influence of Retardation on London-van der Waals Forces//Physical Review - 1948. ტ. 73 (4). - გვ. 360–372 წწ
- სპარნაი მ.ჯ. მიზიდულობის ძალების გაზომვა ბრტყელ ფირფიტებს შორის//ფიზიკა - 1958. ტ. 24 (6-10) - გვ. 751 - 764 წწ
- Lamoreaux S. K. კაზიმირის ძალის დემონსტრირება 0,6-დან 6 μm დიაპაზონში//ფიზ. რევ. ლეტ. - 1997.ტ. 78 (1) - გვ. 5–8
ნანოტექნოლოგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონი. -რუსნანო. 2010 .
ნახეთ, რა არის "კაზიმირის ძალა" სხვა ლექსიკონებში:
კაზიმირის ეფექტი არის ეფექტი, რომელიც შედგება დაუცველი სხეულების ურთიერთმიზიდულობისგან ვაკუუმში კვანტური რყევების მოქმედებით. ყველაზე ხშირად, ჩვენ ვსაუბრობთ ორ პარალელურად დაუმუხტავ სარკის ზედაპირზე, რომლებიც მდებარეობს ახლო ... ... ვიკიპედია
კაზიმირის ძალები
მთლიანობა ფიზიკური ფენომენები კვანტიზებული ველების ვაკუუმის სპეციფიკური პოლარიზაციის გამო, ნულოვანი წერტილის რხევების სპექტრის ცვლილების გამო საზღვრების მქონე რეგიონებში და არატრივიალური ტოპოლოგიის მქონე სივრცეებში. იწინასწარმეტყველა X. Casimir 1948 წელს ... ფიზიკური ენციკლოპედია
გთხოვთ განაახლოთ მონაცემები ამ სტატიაში მოწოდებული მონაცემები ძირითადად არის 2007 2008 ... ვიკიპედია
კაზიმირის ძალები- Casimir Forces Casimir Forces მიმზიდველი ძალა, რომელიც მოქმედებს ორ პარალელურ იდეალურ სარკის ზედაპირს შორის აბსოლუტურ ვაკუუმში. კაზიმირის ძალა უკიდურესად მცირეა. მანძილი, რომლითაც ის იწყება, არის რამდენი ... ... ნანოტექნოლოგიის ინგლისურ-რუსული განმარტებითი ლექსიკონი. - მ.
ფოკის მდგომარეობა არის კვანტური მექანიკური მდგომარეობა ნაწილაკების ზუსტად განსაზღვრული რაოდენობით. საბჭოთა ფიზიკოსის V.A. Fock-ის სახელით. შინაარსი 1 ფოკის მდგომარეობების თვისებები 2 მდგომარეობების ენერგია ... ვიკიპედია
მთელი რუსეთის დიდი ჰერცოგი, რომელსაც ზოგჯერ ასევე უწოდებენ დიდს, დიდი ჰერცოგის ვასილი ვასილიევიჩ ბნელის უფროსი ვაჟი და მისი ცოლი, დიდი ჰერცოგინია მარია იაროსლავნა, პრინცის შვილიშვილი. ვლადიმერ ანდრეევიჩ მამაცი, ბ. 1440 წლის 22 იანვარს, ხსოვნის დღეს ... ... დიდი ბიოგრაფიული ენციკლოპედია
ამ სტატიაში ვექტორები არის თამამად და მათი აბსოლუტური მნიშვნელობები არის დახრილი, მაგალითად, . კლასიკურ მექანიკაში Laplace Runge Lenz ვექტორი არის ვექტორი, რომელიც ძირითადად გამოიყენება ორბიტის ფორმისა და ორიენტაციის აღსაწერად, ... ... ვიკიპედიის მიხედვით.
ამ სტატიაში ვექტორები და მათი აბსოლუტური სიდიდეები ნაჩვენებია თამამი და დახრილი, მაგალითად, . კლასიკურ მექანიკაში Laplace Runge Lenz ვექტორი არის ვექტორი, რომელიც ძირითადად გამოიყენება ორბიტის ფორმისა და ორიენტაციის აღსაწერად, რომლის გასწვრივაც ... ... ვიკიპედია
