Sinisikap ng mga siyentipiko sa nakalipas na ilang taon na patunayan na ang isang tao ay hindi nangangailangan ng pagdepende sa fossil fuels.
Nagtatalo sila na patuloy tayong nakikipaglaban para sa mga mapagkukunan ng enerhiya, sinisira ang kapaligiran at sinasaktan ang Mother Earth. Patuloy naming ginagamit ang parehong mga lumang pamamaraan na bumubuo ng trilyong dolyar para sa mga nasa tuktok ng industriya ng enerhiya. Ang corporate media ay patuloy na nagsusulong ng ideya na tayo ay nasa isang krisis sa enerhiya, na tayo ay lumalapit sa isang malaking problema dahil sa kakulangan ng mga mapagkukunan.
Zero point na konsepto ng enerhiya
Nagtatalo ang ilang iskolar na ang parehong grupo ng mga shareholder na nagmamay-ari ng industriya ng enerhiya ay nagmamay-ari din ng corporate media. Ito ay tila isa pang taktika sa takot at isa pang dahilan para sa hindi paggamit ng libreng enerhiya. Halimbawa, ginagamit ito sa pagsasanay.
Paano magkakaroon ng kakulangan ng mga mapagkukunan kung mayroon tayong mga sistema na maaaring magbigay ng mga mapagkukunan nang walang panlabas na paghiram? Nangangahulugan ito na ang mga sistemang ito ay maaaring tumakbo nang walang katapusan at magbigay ng mga mapagkukunan para sa buong planeta nang hindi nasusunog ang mga fossil fuel. Aalisin nito ang karamihan sa "bill" na ibinabayad ng mga tao para sa pamumuhay at mabawasan ang mapaminsalang epekto na mayroon tayo sa mundo at sa kapaligiran nito.
Kahit na hindi ka naniniwala sa konsepto ng libreng enerhiya (kilala rin bilang zero point energy), mayroon kaming ilang malinis na mapagkukunan na ginagawang hindi na ginagamit ang lahat ng enerhiya.
Ang artikulong ito ay pangunahing nakatuon sa konsepto ng libreng enerhiya, na napatunayan ng mga mananaliksik sa buong mundo na nag-eksperimento at naglathala ng kanilang trabaho.
Gayunpaman, kung ang mga bagong teknolohiya ng enerhiya ay libre sa buong mundo, ang mga pagbabago ay magiging malalim. Makakaapekto ito sa lahat, malalapat ito sa lahat ng dako. Ang mga teknolohiyang ito ay ganap na pinakamahalagang bagay na nangyari sa kasaysayan ng mundo.
Casimir Energy Power
Ang epekto ng Casimir ay patunay ng isang halimbawa ng libreng enerhiya na hindi maaaring pabulaanan.
Ang enerhiya ay hinulaang ng German theoretical physicist na si Heinrich Casimir noong 1948, ngunit hindi nakuha sa eksperimento dahil sa kakulangan ng teknolohiya noong panahong iyon.
Ang Casimir effect ay naglalarawan ng enerhiya ng zero point o vacuum state, na hinuhulaan na ang dalawang metal plate na malapit sa isa't isa ay umaakit sa isa't isa dahil sa kawalan ng balanse sa mga pagbabago sa dami.
Ang mga implikasyon nito ay napakalawak at naisulat nang mahaba sa teoretikal na pisika ng mga mananaliksik sa buong mundo. Ngayon ay nagsisimula na tayong makita na ang mga konseptong ito ay hindi lamang teoretikal kundi praktikal din.
Ang mga vacuum ay karaniwang itinuturing na mga void, ngunit naniniwala si Hendrik Casimir na hindi sila naglalaman ng mga electromagnetic wave oscillations. Iminungkahi niya na ang dalawang metal plate na hawak sa isang vacuum ay maaaring sumipsip ng mga alon, na lumilikha ng vacuum na enerhiya na maaaring makaakit o maitaboy ang mga plato.
Kung maglalagay ka ng dalawang plato sa isang vacuum, umaakit sila sa isa't isa at ang puwersang ito ay tinawag na Casimir effect bilang enerhiya ng vacuum (zero oscillations). Ang mga kamakailang pag-aaral na ginawa sa Harvard University at sa Unibersidad ng Amsterdam at sa ibang lugar ay nakumpirma ang tamang epekto ng Casimir. 
Gayunpaman, ang puwersa ng Casimir ay napakahina at matatagpuan kung ang mga katawan ay pinaghihiwalay ng ilang micron at tumataas nang husto kung ang mga katawan ay lumalapit sa layo na mas mababa sa isang micron.
Sa layong 10 nm (daan-daang laki ng karaniwang atom), ang puwersa ng Casimir ay maihahambing sa presyon ng atmospera.
CASIMIR EFFECT, ang pangkalahatang pangalan para sa malawak na hanay ng mga phenomena na dulot ng mga pagbabago sa vacuum state ng field (sa partikular, electromagnetic) sa pagkakaroon ng mga hangganan o pagbabago sa geometry (topology) ng espasyo. Ang hanay ng mga lugar ng pisika kung saan ang epekto ng Casimir ay nagpapakita mismo ay napakalawak - mula sa istatistikal na pisika hanggang elementarya na pisika ng particle at kosmolohiya.
Sa unang pagkakataon, ang impluwensya ng quantum fluctuations ng isang electromagnetic field sa interaksyon ng mga electrically neutral macroscopic na katawan ay hinulaan ng Dutch theoretical physicist na si H. Casimir (1948). Kinakalkula niya na dahil sa quantum fluctuations ng field sa ground (vacuum) state, dalawang plane-parallel, ideal na nagsasagawa ng uncharged plates, na pinaghihiwalay sa vacuum ng isang gap ng width L, sa absolute zero na temperatura ay dapat maakit sa isang puwersa F bawat unit area:
F = - 0.0065hc/L 4 , (*)
kung saan ang h ay ang pare-pareho ng Planck, ang c ay ang bilis ng liwanag sa vacuum. Ang isang mas pangkalahatang pormula para sa kaakit-akit na puwersa ng dalawang dielectric na layer, na isinasaalang-alang ang pagtitiwala ng permittivity sa dalas ng field, ay nakuha ni E. M. Lifshitz noong 1954. Ang puwersa ng Casimir F ay napakaliit para sa mga distansyang lampas sa ilang micrometer, gayunpaman, habang bumababa ang distansya, mabilis itong tumataas at para sa L = 0.01 μm (mga isang daang atomic na laki) ang epektibong negatibong presyon F ay umabot sa halos 1.3 10 6 Pa (13). kapaligiran). Samakatuwid, isinasaalang-alang ang mga puwersa ng Casimir ay mahalaga sa disenyo ng iba't ibang mga electromechanical na aparato ng micro- at nanosizes. Minsan ang mga puwersa ng Casimir ay itinuturing na isang manipestasyon ng mga puwersang pang-akit ng van der Waals sa mga "malaki" (sa atomic scale) na mga distansya, kapag ang pagkaantala sa pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay hindi maaaring pabayaan.
Ang mga unang eksperimento upang subukan ang mga formula ng Casimir at Lifshitz, na itinakda noong 1950s, ay husay na nakumpirma ang pagkakaroon ng isang kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng flat at spherical na ibabaw na gawa sa kuwarts (I. I. Abrikosov, B. V. Deryagin) at sa pagitan ng mga metal flat plate (M. Sparnay , Netherlands). Ang makabuluhang pagpapabuti ng katumpakan at pagiging maaasahan ng mga sukat ng maliliit na puwersa (hanggang sa 10-12 N) at mga distansya (sa hanay na 0.1-6 μm) ay posible lamang sa pagtatapos ng 1990s dahil sa paglitaw ng mga bagong tool at teknolohiya, tulad ng atomic force microscope at microelectromechanical system. Ang pinakamahusay na katumpakan na nakamit ay tungkol sa 1%. Ang kasiya-siyang kasunduan ay nakuha sa pagitan ng teorya at eksperimento, bagaman ang ilang mga detalye (halimbawa, ang pag-asa ng mga puwersa sa temperatura sa mga distansyang lampas sa ilang microns) ay nangangailangan ng paglilinaw. Ang tunay na puwersa ng pakikipag-ugnayan ay nakasalalay nang malaki sa mga katangian ng materyal at pang-ibabaw, upang kahit na para sa mahusay na mga konduktor (ginto, tanso) ang halaga nito ay maaaring mag-iba mula sa halaga na kinakalkula ng formula (*) ng sampu-sampung porsyento.
Noong 1959, hinulaang ni I. E. Dzyaloshinskii, E. M. Lifshits, at L. P. Pitaevskii ang posibilidad ng paglitaw ng isang salungat na puwersa sa mga layered structure na may iba't ibang permitivity. Kasunod nito, maraming iba pang mga modelo at geometric na pagsasaayos ang natagpuan na nagbibigay-daan para sa gayong puwersa, halimbawa, kapag pinagsama ang isang perpektong konduktor at isang magnet, o iba't ibang mga istruktura na gawa sa metamaterial (artipisyal na media na may negatibong refractive index). Gayunpaman, wala pang mga pang-eksperimentong pagkumpirma ng mga teoretikal na resulta, bagaman ang isyung ito ay may kaugnayan sa pag-unlad ng mga micro- at nanoelectromechanical na aparato.
Ang epekto ng Casimir ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa kosmolohiya dahil sa katotohanan na, sa balangkas ng quantum field theory, ang isang nonzero vacuum energy density ay bumangon sa zero temperature. Ito ay may malaking kahalagahan para sa paglutas ng problema ng cosmological constant at nauugnay sa inflationary model ng Uniberso. Ang epekto ng Casimir ay napakahalaga sa pisika ng mga hadron: kapag kinakalkula ang kanilang mga katangian, dapat isaalang-alang ang enerhiya ng Casimir ng quark at gluon field. Ang epekto ng Casimir ay isinasaalang-alang sa supersymmetric field theories at mga modelo ng Kaluza-Klein type of theory kapag sinusuri ang mga mekanismo ng spontaneous compactification ng mga extra spatial na dimensyon.
Kung ang mga ibabaw na naglilimita sa patlang na gumagalaw o ang kanilang mga pag-aari ay nakasalalay sa oras, kung gayon ang isa ay nagsasalita ng isang hindi nakatigil (o dynamic) na epekto ng Casimir, isang matingkad na pagpapakita na maaaring ang pagsilang ng mga photon mula sa vacuum dahil sa paggalaw ng mga hangganan ng mga de-koryenteng neutral na macroscopic na katawan. Ang epektong ito ay hindi pa natuklasan, dahil ang hinulaang bilang ng mga ginawang photon ay proporsyonal sa parisukat ng ratio ng katangian ng bilis ng paggalaw sa bilis ng liwanag, iyon ay, napakaliit. Gayunpaman, ang bilang na ito ay maaaring tumaas ng maraming mga order ng magnitude dahil sa quantum interference, kung ang hangganan ay ginawa upang mag-oscillate na may sapat na amplitude at isang panahon na malapit sa kalahati ng panahon ng oscillation ng napiling mode ng electromagnetic field, gamit ang epekto ng parametric resonance. Ang ganitong eksperimento ay makatotohanan para sa mga frequency sa rehiyon ng ilang gigahertz.
Lit.: Barash Yu. S. Van der Waals Forces. M., 1988; Mostepanenko V. M., Trunov N. N. Ang epekto ng Casimir at mga aplikasyon nito. M., 1990; Bordag M., Mohideen U., Mostepanenko V. M. Mga bagong pag-unlad sa epekto ng Casimir // Physics Reports. 2001 Vol. 353. Blg. 1-3.
Mga 50 taon na ang nakalilipas, natuklasan ni Heinrich Casimir na mayroong isang tiyak na puwersa sa isang vacuum sa pagitan ng dalawang ibabaw. Ang puwersang ito ay maaaring lumikha ng isang tunay na rebolusyon sa agham.
Kung kukuha ka ng dalawang salamin at ilagay ang mga ito sa isang bakanteng espasyo, magsisimula ang atraksyon sa pagitan ng mga ito, dahil may vacuum sa pagitan ng mga ito. Ang kababalaghang ito ay natuklasan ni Casimir noong 1948 nang siya ay nag-aaral sa sentrong pang-agham sa Eindhoven. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na Casimir effect, at ang puwersa na nangyayari sa pagitan ng dalawang salamin ay tinatawag na Casimir force.
Sa loob ng mahabang panahon ay pinaniniwalaan na ang epekto ng Casimir ay hindi hihigit sa isang nakakaaliw na teorya. Gayunpaman, sa mga nakaraang taon ay nagkaroon ng mas mataas na interes sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Napag-alaman na ang puwersa ng Casimir ay direktang nakakaapekto sa mga mekanismo ng mikroskopiko, at salamat sa mga pagsulong sa teknikal na kagamitan, ang puwersang ito ay maaaring masukat nang may mas mataas na katumpakan.
Ang epektong ito ay maaaring may ilang interes para sa pangunahing pisika. Mayroong maraming mga teorya ayon sa kung saan mayroong pinalawak na mga karagdagang dimensyon sa mga teoryang sampu-dimensional at labing-isang-dimensyon. Ayon sa mga teoryang ito, mayroong isang tiyak na paglihis mula sa karaniwang Newtonian gravity sa mga distansya ng pinakamaliit na fraction ng isang milimetro. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagsukat ng epekto ng epekto ng Casimir, posible na subukan ang mga hypotheses na ito.
Ang pag-aaral ni Casimir ng mga colloidal na solusyon
Habang nagtatrabaho sa sentro ng pananaliksik sa Eindhoven, sinisiyasat ni Casimir ang mga katangian ng katangian ng mga sangkap na ito na may mataas na index ng lagkit, kung saan mayroong mga micron-sized na particle. Ang kanilang mga pag-aari ay tinutukoy ng mga puwersa ng Van der Waals - ito ay mga pangmatagalang kaakit-akit na pwersa na lumabas sa pagitan ng mga molekula at mga atomo na neutral.
Sinabi ni Theo Overbeck, kasamahan ni Casimir, na ang teorya ni Fritz London para sa paglalarawan ng mga puwersa ng van der Waals ay hindi makapagbibigay ng tamang pagtatasa ng data ng eksperimental. Hiniling niya kay Casimir na ayusin ang problemang ito. Natagpuan ni Casimir na imposibleng ilarawan nang tama ang pakikipag-ugnayan na naobserbahan sa pagitan ng 2 neutral na molekula, batay sa katotohanan na pare-pareho.
Pagkatapos nito, nabanggit ng siyentipiko na ang resulta na ito ay maaaring ilarawan kung ang pagbabagu-bago ng atom ay isinasaalang-alang. Ang pagbabagu-bago ay isang terminong nagpapakilala sa lahat ng uri ng pagbabagu-bago at panaka-nakang pagbabago. Pagkatapos ay naisip ng siyentipiko na sa halip na dalawang molekula, dalawang salamin ang maaaring mai-install, na ibabalik sa isa't isa sa pamamagitan ng pagpapakita ng mga panig. Kaya hinulaan niya ang puwersa ng atraksyon na umiiral sa pagitan ng mga reflective plate.
Dynamic na epekto ng Casimir
Ayon sa quantum theory, ang vacuum ay hindi isang ordinaryong void. Ang mga pagbabago sa enerhiya ay regular na sinusunod dito - ang mga virtual na particle at antiparticle ay ipinanganak at namamatay. Maaari silang maglapat ng presyon. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na "static Casimir effect". Ito ay napatunayan ng mga eksperimento. Gayunpaman, ayon sa teorya, mayroon ding isang dynamic na epekto ng Casimir - ang pagbabago ng mga pagbabago sa vacuum sa mga tunay na particle (halimbawa, mga photon). Ang epekto na ito ay naobserbahan ng mga siyentipiko.
Gamit ang dynamic na epekto ng Casimir, ang mga salamin ay dapat mag-oscillate, habang ang kanilang bilis ay dapat na maihahambing sa bilis ng liwanag. Upang gawin ito, kinailangan ng mga physicist na mag-install ng mga metal na ibabaw sa isang malakas na magnetic field. Ang bilis ng oscillation ng field na ito ay labing-isang bilyong beses bawat segundo. Ang mga ibabaw ay nagsimulang mag-deform sa bilis na 5% ng bilis ng liwanag, at ang hitsura ng mga photon ay naitala sa output. Sa paghusga sa mga katangian ng mga photon, maaari itong maitalo na lumitaw ang mga ito nang pares.
Pagmamasid sa epekto ng Casimir. Zero oscillations ng quantum fields
Ang Casimir effect, tulad ng Lamb shift, ay isang pagpapakita ng pagkakaroon ng isang quantum field electromagnetic vacuum na puno ng electromagnetic field fluctuations. Sa kaso ng Lamb shift, ang vacuum na ito ay na-distort ng Coulomb field ng nucleus, na muling ipinamahagi ang fluctuation energies depende sa distansya sa nucleus (ang tinatawag na vacuum polarization). Ang inhomogeneous vacuum polarization, naman, ay humantong sa pag-asa ng Lamb shift ng electron energy sa layo nito mula sa nucleus. Ang mga ‑electron na pinakamalapit sa nucleus ay may pinakamalaking pagbabago dahil sa pakikipag-ugnayan sa mga pagbabago.
Sa kaso ng Casimir effect, ang fluctuation inhomogeneity ay nilikha ng isang conductor (o kahit isang dielectric) na inilagay sa isang vacuum. Isasaalang-alang namin ang isang klasikong halimbawa ng epekto ng Casimir - ang pakikipag-ugnayan ng dalawang walang katapusang parallel na perpektong nagsasagawa ng mga plato sa isang vacuum. Dahil sa perpektong kondaktibiti ng mga plate na ito, ang electric field sa loob ng mga ito ay dapat na wala, at sa kanilang ibabaw dapat itong magkaroon lamang ng isang normal na bahagi. Ang mga ito kundisyon sa hangganan para sa isang electric field ay pisikal dahil sa pakikipag-ugnayan sa mga conduction electron sa loob ng mga plates at nagaganap kapwa para sa classical na electric field at para sa field ng vacuum fluctuations - gaya ng sinasabi nila, zero-point na mga patlang. Bilang resulta, ang mga zero vibrations na ito ay muling ipinamamahagi sa espasyo sa pagitan ng mga plato, pati na rin sa espasyo sa likod ng mga plato. Ang electromagnetic field, tulad ng lahat ng materyal na field at particle, ay may enerhiya, kaya ang mga pagbabago-bago ng field na ito ay mayroon ding enerhiya. Lumalabas na ang enerhiya ng mga zero-point oscillations ng electromagnetic field na muling ibinahagi sa espasyo ay depende sa distansya sa pagitan ng mga plato! Sa madaling salita, kung babaguhin natin ang distansya sa pagitan ng mga plato, binabago rin natin ang enerhiya ng zero field oscillations sa pagitan ng mga ito at sa mga panlabas na gilid ng mga plato. Lumalabas na kapag binabago ang distansya sa pagitan ng mga plato sa pamamagitan ng paggawa ng karagdagang trabaho upang baguhin ang enerhiya ng mga pagbabago (pagkatapos ng lahat, ang enerhiya ng mga pagbabagong ito ay hindi "enerhiya mula sa wala", gaya ng madalas na inaangkin!). Upang magawa ang ganoong gawain, dapat tayong maglapat ng puwersa sa mga lamina, upang . Ito ay nagpapahiwatig ng isang malinaw na konklusyon: dahil kailangan nating maglapat ng karagdagang puwersa sa kanila upang ilipat ang mga plato, kung gayon ang mga plato ay apektado ng Lakas ni Casimir katumbas ng
laban sa kung saan kailangan nating magtrabaho.
Sa kaso ng isang electromagnetic field, ang puwersang ito ay madaling kalkulahin, at ito ay lumalabas na katumbas ng
saan ang lugar ng mga plato. Ang minus sign ay tumutugma sa atraksyon ng mga plato. Kaya, ang vacuum sa pagitan ng mga plato ay may negatibong presyon (tension), na umaakit sa mga plato sa bawat isa.
Ang epekto ng Casimir ay hinulaang noong 1948 ng Dutch physicist na si Hendrik Brugt Gerhard Casimir (1909-2000) at ng Dane Dirk Polder (1919-2001) batay sa isa pang katumbas na modelo - ibig sabihin, sa batayan ng mga pagkakatulad sa van der pwersa ni Waals. Ang mga puwersang ito ng malayuang atraksyon sa pagitan ng mga atomo ay humahantong sa van der Waals equation na kilala kahit na mula sa kurikulum ng paaralan para sa isang tunay na gas at bumaba nang may distansya bilang . Ang huling teorya ng mga puwersang ito ay nilikha lamang noong ika-20 siglo sa batayan ng quantum mechanics. Ayon sa teoryang ito, ang shell ng elektron ng isang atom ay maaaring halos gumagalaw upang ang sentro nito ay nasa di-zero na distansya mula sa nucleus. Sa kasong ito, ang mga sentro ng positibo at negatibong singil sa atom ay hindi na magkakasabay, i.e. magkakaroon ito ng non-zero dipole moment. Ang virtual na dipole moment na ito ay lilikha ng isang virtual electric field sa espasyo sa paligid nito, na kung saan, ay magiging sanhi ng parehong dipole polarization ng iba pang mga atomo - at, bilang isang resulta, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan nila. Sa klasikal na pisika, upang maipatupad ang mekanismong ito, kinakailangan ang isang mapagkukunan ng enerhiya, na kung minsan ay maglilipat ng mga atomo sa isang hindi balanseng estado, na polarized. Halimbawa, ang thermal motion ng mga atom ay maaaring magsilbi bilang isang mapagkukunan. Gayunpaman, ipinapakita ng mga eksperimento na ang mga puwersa ng van der Waals ay halos hindi nakadepende sa temperatura - samakatuwid, ang pinagmumulan ng pagbabagu-bago ay may ibang kalikasan. Ito ay lumabas na ang mga pagbabago ay isang quantum na kalikasan at nagpapakita ng kanilang mga sarili sa kung ano ang itinuturing na klasikal na pakikipag-ugnayan ng van der Waals.
Iminungkahi ni Casimir na ang eksaktong parehong proseso ay maaaring maganap sa kaso ng parallel plates. Sa katunayan, ang isang nag-iisang plato ay nananatiling neutral, dahil ang muling pamamahagi ng mga singil dito ay lilikha ng isang electric field na may posibilidad na ibalik ito sa isang balanseng estado ng kumpletong elektrikal na neutralidad. Gayunpaman, kung mayroong pangalawang plato, ang polariseysyon ng una ay makakatagpo dito ng isang tugon sa anyo ng pagkahumaling - at ang mga tugon na ito, na idinagdag para sa lahat ng posibleng estado ng virtual na polariseysyon ng unang plato, ay dapat magbigay ng puwersa ng kanilang atraksyon. Ito ay maipapakita nang may husay gamit ang pamamaraan ng pagmuni-muni. Sa katunayan, hayaan ang isang elementarya dipole excitation na lumitaw sa unang plato sa anyo ng dalawang singil na katumbas ng ganap na halaga at kabaligtaran sa magnitude (tingnan ang Fig. sa itaas). Hayaan ang dipole moment ng resultang configuration. Pagkatapos ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng dipole na ito sa pangalawang plato ay kinakalkula sa pamamagitan ng pagpapakita ng bawat isa sa mga singil na nauugnay sa huling isa, habang binabago ang kanilang pag-sign. Bilang isang resulta, nakakakuha kami ng isang dipole na sandali na matatagpuan sa layo mula sa una. Ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga dipoles na ito ay madaling kalkulahin, at ang bahagi nito na normal sa mga plato ay lumalabas na katumbas ng
kung saan ang minus sign ay pinili upang bigyang-diin ang pagkahumaling sa pangalawang plato.
Sa pamamagitan ng paraan, ang isang analogue ng Casimir effect ay kilala sa nabigasyon: kung ang dalawang barko ay malapit nang magkatabi, kung gayon ang dagat sa pagitan ng mga ito ay nagsisimulang kumaway nang mas kaunti, at ang presyon ng mga alon mula sa mga panlabas na gilid ng mga barko ay nagsisimula sa ipako sila sa isa't isa. Ang quantum Casimir effect ay gumagawa ng isang makabuluhang kontribusyon sa mga epekto na nagaganap sa isang maliit na volume; sa partikular, dapat itong isaalang-alang kapag kinakalkula ang enerhiya ng nuclei. Ang epekto ng Casimir ay nakakaapekto rin sa pisika ng mga colloidal na solusyon. Ang epekto ng Casimir ay kawili-wili din mula sa punto ng view ng mga modelo na may gravity, dahil ang vacuum sa pagitan ng mga plato ay may lokal na negatibong pagbabagu-bago ng density ng enerhiya, na nangangahulugan na, sa teorya, maaari itong lumikha ng isang antigravity effect. Para sa kadahilanang ito, ang Kazimir vacuum ay tinutukoy bilang ang tinatawag na kakaibang bagay. Ang ganitong bagay ay kinakailangan, halimbawa, upang maging matatag mga wormhole(mga tunnel sa espasyo-oras), samakatuwid, sa teorya ng naturang mga pormasyon, ang epekto ng Casimir ay sumasakop sa isang mahalagang lugar. Ang superluminal na pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave (ang tinatawag na Scharnhorst effect) ay hinuhulaan din sa vacuum ng Casimir. Gayunpaman, ang epekto na ito ay napakaliit at samakatuwid ay hindi pa naobserbahan sa eksperimento.
Ang unang pang-eksperimentong pagtatantya para sa epekto ng Casimir, na may katumpakan ng pagkakasunud-sunod ng , ay nakuha 10 taon pagkatapos ng paglitaw ng kanyang hypothesis. Sa partikular, ang unang eksperimento na may parallel plates ay na-set up noong 1958 ni Markus Spaarney. Gumamit siya ng isang pampalapot na binubuo ng dalawang magkatulad na mga plato, na ang tuktok nito ay nasuspinde mula sa isang bukal. Kapag ang isang boltahe ay inilapat sa kapasitor, ang isang singil ay na-induce sa mga plato nito, at ang spring ay naunat hanggang sa Casimir force, ang electrostatic attraction force, ang gravity force at ang Newtonian force of attraction sa pagitan ng mga plates (oo, dapat din ay isinasaalang-alang!) Balansehin ang nababanat na puwersa mula sa nakaunat na bukal. Ang katumbas na equation para sa punto ng ekwilibriyo ay may anyo.
Casimir force Term Casimir force Term sa English Casimir forces Synonyms Casimir effect Abbreviations Mga kaugnay na termino Depinisyon puwersa na dulot ng pagkakaroon ng mga kundisyon sa hangganan para sa pangalawang quantization ng zero oscillations ng isang electromagnetic field sa isang vacuum. Sa partikular na kaso ng dalawang uncharged conducting parallel plates ay ang puwersa ng kanilang pagkahumaling sa isa't isa.
Paglalarawan
Sa pamamagitan ng macroscopic na mga pamantayan, ang lakas ng Casimir ay bale-wala. Gayunpaman, para sa mga bagay na ilang nanometer ang laki at pagkakaroon, nang naaayon, ng napakaliit na masa, ang puwersa ng Casimir ay nagiging napakapansin at dapat isaalang-alang kapag nagdidisenyo ng mga nanoelectromechanical device (NEMS).
Bilang bahagi ng orihinal na mga kalkulasyon na isinagawa ng mga Dutch scientist na sina Hendrik Casimir at Dirk Polder noong 1948 (), ipinapalagay na mayroong dalawang uncharged na perpektong conducting metal plate na matatagpuan sa malayo. a mula sa isa't isa. Sa kasong ito, ang puwersa F bawat unit area PERO, ay maaaring kalkulahin bilang:
Ang pagkakaroon ng Planck constant ( ? \u003d 1.05 * 10 -34 J * s) sa numerator ng fraction na ito at nagiging sanhi ng matinding kaliitan nito.
Upang ipaliwanag ang pisikal na kahulugan ng puwersang ito, dapat tandaan na, alinsunod sa mga postulate ng quantum mechanics, ang mga matatag na halaga ng enerhiya ng particle ay tinutukoy ng nakatigil na Schrödinger equation:
Kung ang particle ay nasa isang arbitrary potential field at nagagawang magsagawa ng mga libreng oscillations (oscillations), at ang potensyal ng restoring force ay inilalarawan ng power function na may pantay na exponent (i.e., isang parabola), ang solusyon ng equation ay nagbibigay. ang mga sumusunod na enerhiya eigenvalues E:
saan ? ay ang natural na dalas ng oscillation ng oscillator, at ?? - isang quantum na katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga enerhiya ng mga antas na may mga bilang ng quanta n at n-1. Ang expression na ito ay tinatawag na solusyon ng Schrödinger equation para sa isang harmonic oscillator. Ito ay makikita mula sa solusyon na ito na kahit na ang bilang ng enerhiya quanta sa oscillator n=0, ang enerhiya ng harmonic oscillator ay hindi katumbas ng zero, ngunit ??/2 . ang halaga ??/2 tinawag walang pagbabago harmonic oscillator.
Kung palawigin natin ang lohika na ito sa electromagnetic radiation quanta - mga photon (at gamitin ang diskarte pangalawang quantization, na gumagamit ng mga operator ng paglikha at pagpuksa ng mga photon), pagkatapos ay sa ilang pagtatantya ang paglitaw ng puwersa ng Casimir ay maaaring ipaliwanag tulad ng sumusunod: sa kawalan ng anumang mga bagay, ang buong espasyo ng pisikal na vacuum ay puno ng isang walang katapusang bilang ng harmonics ng zero oscillations ng electromagnetic field (kahit na walang mga photon, tulad ng ipinapakita sa itaas, ang vacuum energy ay hindi magiging zero) na may katumbas na walang katapusang hanay ng mga wavelength.
Ang pagkakaroon ng dalawang conductive plate ay nililimitahan ang espasyo sa paraang sa kanilang ibabaw ang transverse component ng electric field at ang normal na bahagi ng magnetic field ay naging katumbas ng zero. Iyon ay, ang isang nakatayong alon ay lumitaw sa pagitan ng mga plato na may haba ng daluyong 2a/ k, saan k- maharmonya na numero (1, 2, 3, atbp.). Kasabay nito, sa labas ng mga plato, ang pisikal na espasyo ng vacuum ay nanatiling hindi nababagabag, at ito ang puwang na nagbibigay ng presyon sa mga plato, sinusubukang ilapit ang mga ito sa isa't isa.
Ang mga unang eksperimento upang makita ang puwersa ng Casimir ay isinagawa na noong 1958 (), gayunpaman, ang kanilang katumpakan ay napakababa. Mas tiyak, ang puwersa ng Casimir ay sinukat sa Steve Lamoreaux noong 1997 ().
- Lurie Sergey Leonidovich, Ph.D.
- Casimir H. B. G., at Polder D. The Influence of Retardation on the London-van der Waals Forces//Physical Review - 1948. vol. 73(4). - pp. 360–372
- Sparnaay M.J. Pagsukat ng mga kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng mga patag na plato//Physica - 1958. vol. 24 (6-10) - pp. 751 - 764
- Lamoreaux S. K. Demonstration ng Casimir Force sa 0.6 hanggang 6 µm Range//Phys. Sinabi ni Rev. Sinabi ni Lett. - 1997.vol. 78 (1) - pp. 5–8
Encyclopedic Dictionary of Nanotechnology. - Rusnano. 2010 .
Tingnan kung ano ang "Casimir force" sa ibang mga diksyunaryo:
Ang epekto ng Casimir ay isang epekto na binubuo ng magkaparehong atraksyon ng pagsasagawa ng mga katawan na hindi sinisingil sa ilalim ng pagkilos ng mga pagbabago sa dami sa isang vacuum. Kadalasan, pinag-uusapan natin ang tungkol sa dalawang parallel uncharged mirror surface na matatagpuan sa malapit ... ... Wikipedia
pwersa ni Casimir
Ang kabuuan ng pisikal phenomena dahil sa tiyak na polariseysyon ng vacuum ng quantized field dahil sa pagbabago sa spectrum ng zero-point oscillations sa mga rehiyon na may mga hangganan at sa mga puwang na may non-trivial na topology. Hinulaan ni X. Casimir noong 1948 ... Pisikal na Encyclopedia
Mangyaring i-update ang data Sa artikulong ito, ang data na ibinigay ay pangunahin para sa 2007 2008 ... Wikipedia
Mga Puwersa ng Casimir- Casimir Forces Casimir Forces Ang kaakit-akit na puwersa na kumikilos sa pagitan ng dalawang parallel ideal na ibabaw ng salamin sa absolute vacuum. Napakaliit ng lakas ni Casimir. Ang distansya kung saan ito nagsisimula sa kung gaano kalaki ... ... Paliwanag English-Russian Dictionary of Nanotechnology. - M.
Ang Fock state ay isang quantum mechanical state na may tiyak na tinukoy na bilang ng mga particle. Pinangalanan pagkatapos ng Soviet physicist na si V. A. Fok. Mga Nilalaman 1 Mga Katangian ng mga estado ng Fock 2 Enerhiya ng mga estado ... Wikipedia
Ang Grand Duke ng All Russia, kung minsan ay tinatawag ding Dakila, ang panganay na anak ni Grand Duke Vasily Vasilyevich the Dark at ang kanyang asawa, Grand Duchess Maria Yaroslavna, apo ng Prinsipe. Vladimir Andreevich ang Matapang, b. Enero 22, 1440, sa araw ng memorya ... ... Malaking biographical encyclopedia
Sa artikulong ito, ang mga vector ay naka-bold at ang kanilang mga ganap na halaga ay nasa italics, halimbawa, . Sa klasikal na mekanika, ang Laplace Runge Lenz vector ay isang vector na pangunahing ginagamit upang ilarawan ang hugis at oryentasyon ng isang orbit, ayon sa ... ... Wikipedia
Sa artikulong ito, ang mga vector at ang kanilang ganap na magnitude ay ipinapakita sa bold at italics, halimbawa, . Sa klasikal na mekanika, ang Laplace Runge Lenz vector ay isang vector na pangunahing ginagamit upang ilarawan ang hugis at oryentasyon ng orbit kung saan ... ... Wikipedia
