Učinek Casimir

Pred približno 50 leti je Heinrich Kazimir odkril, da je v vakuumu med dvema površinama določen sila privlačnosti. Ta moč lahko ustvari resnično revolucijo v znanosti.

Če vzamete dve ogledali in jih namestite v prazen prostor, med njima prične privlačnost, saj med njimi obstaja vakuum. Ta pojav je odkril Casimir leta 1948, ko se je ukvarjal raziskovalne dejavnosti v znanstvenem centru v Eindhovnu. Ta pojav je bil imenovan Casimirjev učinek, sila, ki se pojavi med dvema ogledaloma, je moč Casimira.

Že dolgo se je verjel, da učinek Casimir ni nič drugega kot zabavna teorija. Vendar pa se je v zadnjem času pojavilo večje zanimanje za ta pojav. Ugotovljeno je bilo, da sila Casimir neposredno vpliva na mikroskopske mehanizme in s pomočjo napredka v tehnični opremi lahko to silo izmerimo s povečano natančnostjo.

Ta učinek je lahko zanimiv za temeljno fiziko. Obstaja veliko teorij, v skladu s katerimi so razširjene razširjene dimenzije v desetdimenzionalnih in enajstdimenzionalnih teorijah. V skladu s temi teorijami obstaja določen odklon od standardne teže Newton na razdaljah do najmanjših frakcij milimetra. Zato z merjenjem učinka Casimirjevega učinka lahko preverimo hipoteze.

Študija Casimirovih koloidnih raztopin

Delo v znanstvenem centru v Eindhovnu je Kazimir raziskoval lastnosti, značilne za koloidne raztopine. To so snovi z visokim indeksom viskoznosti, v katerih so delci z velikostjo mikronov. Njihove lastnosti določajo sile Van der Waals - to so dolge razdalje privlačne sile, ki nastanejo med molekulami in atomi, ki so nevtralni.

Theo Overbeck, kolega Casimirja, je dejal, da teorija Fritz Londona, ki opisuje sile van der Waals, ne more podati pravilne ocene eksperimentalnih podatkov. Pozabil je Casimira na to težavo. Casimir je ugotovil, da je nemogoče pravilno opisati medsebojno delovanje med dvema nevtralnima molekuloma, ki izhaja iz dejstva, da hitrost svetlobe je konstantna.

Po tem je znanstvenik opozoril, da je ta rezultat mogoče opisati, če upoštevamo nihanja atoma. Fluktuacija je izraz, ki označuje vse vrste nihanj in periodičnih sprememb. Potem je znanstvenik mislil, da bi namesto dveh molekul lahko nameščali dve ogledali, ki bi bili obrnjeni drug proti drugemu z odsevanjem stranic. Zato je napovedal silo privlačnosti, ki obstaja med odbojnimi ploščami.

Dinamičen Casimirjev učinek

V skladu s kvantno teorijo vakuum ni navaden vakuum. Redno opazuje nihanja energije - se rodi in umrejo virtualni delci in antipartikli. Sposobni so izvajati pritisk. Ta pojav je bil imenovan "statični Casimirjev učinek". To so dokazali z eksperimenti. Vendar pa v teoriji obstaja tudi dinamičen Casimirjev učinek - pretvorba vakuumskih nihanj v realne delce (npr. Fotone). Ta učinek so opazili znanstveniki.

Z dinamičnim učinkom Casimera so morala ogledala nihati, njihova hitrost pa mora biti primerljiva s hitrostjo svetlobe. Za to so fiziki morali postaviti kovinske površine v močno magnetno polje. Stopnja nihanja na tem področju je bila enajst milijard krat na sekundo. Površine so se začele deformirati pri hitrosti, ki je bila 5% svetlobe, videz fotonov pa je bil zabeležen na izhodu. Sodeč po lastnostih fotonov lahko trdimo, da so nastali v parih.