L'effetto Casimir


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Parole chiave: effetto Casimir, la meccanica quantistica, la fisica, la conservazione non energetici, piastra, energia del vuoto, energia punto zero.

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L'effetto Casimir si manifesta sotto forma di una piccola forza di attrazione tra due piastre metalliche parallele immerse in una cavità risonante (box metallico sigillato) in assenza di campo elettromagnetico.



Secondo la teoria classica della meccanica elettromagnetismo e classica, le due piastre devono rimanere immobile, perché il regno nella cavità di un vuoto assoluto di qualsiasi campo. Per spostare, le piastre di metallo hanno bisogno di energia che non possono trarre da nessuna parte.

L'effetto Casimir è un risultato puro della teoria quantistica dei campi. È stato progettato e calcolato il fisico olandese Hendrik Casimir in 1948.

secondo teoria quantistica dei campiIl campo elettromagnetico (e questo è anche applicabile a tutti i campi quantistici) ha diversi stati energetici. Lo stato di minima energia - lo stato fondamentale - è l'assenza di quanti di energia (fotoni nel caso del campo elettromagnetico) o in altre parole, il vuoto. Il primo stato "eccitato" è lo stato con un quanto di energia o di un fotone. Il secondo stato eccitato è due fotoni, e così via.

Tuttavia, la rappresentazione data dalla teoria quantistica dei campi vuoti è un po 'paradossale. Questo vuoto è in realtà piena di energia che non viene "materializzato" in forma di particelle. Tuttavia, per brevi periodi, questa energia può materializzarsi in particelle o quanti la cui durata di vita è molto breve. Essi sono chiamati particelle virtuali. Anche se ancora in piedi definito virtuale, gli effetti di questi quanti (fotoni nel nostro caso) sono davvero reali.

Nella cavità, quanti virtuale (fotoni virtuali) quindi spontaneamente "emergere" del vuoto. Lo spettro di lunghezze d'onda di questi fotoni è continua ma il fatto che la cavità è chiusa, la maggior parte delle frequenze sarà distruttiva ed eventualmente solo poche frequenze specifiche (chiamato modi di risonanza) Rimarrà nella cavità. Questo è il classico fenomeno della risonanza in un cavità risonante. I modi di risonanza sono caratterizzati dal fatto che la lunghezza d'onda guida è un sottomultiplo intero della distanza tra le facce della cavità. Il numero di modi consentiti è quindi proporzionale alla distanza tra le facce della cavità.

Nella configurazione che ci interessa, si stabilì risonanze tra le facce della cavità e le piastre e tra le piastre stesse. Se la distanza tra le piastre è inferiore alla loro distanza dalle facce della cavità, allora ci saranno più modi risonanti tra le facce della cavità e le piastre, tra le piastre stesse. pressione di radiazione esercitata sulle facce piatti "interni" è inferiore a quella che si applica alle loro superfici "esterne". Ciò si traduce in una forza molto bassa che porta le lastre verso l'altra.

Sebbene previsto per 1948, questo effetto è stato osservato sperimentalmente per la prima volta soltanto 1997.

Per essere rigorosi, comporterebbe i quanti di tutti i campi quantistici esistenti. Ma questi campi richiedono molta energia per materializzare di vuoto che si traduce in una bassa probabilità di materializzare quanti associato rispetto al campo elettromagnetico. Pertanto, il loro contributo all'effetto Casimir è sostanzialmente trascurabile.

L'effetto Casimir mostra checon il vuoto, è possibile generare il movimento. In questo egli è una grave violazione del principio di conservazione dell'energia convenzionale e per misurare come la fisica quantistica può essere fonte di confusione!


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