カシミール効果

キーワード:カシミール効果、量子力学、物理学、非保存エネルギー、プレート、真空エネルギー、ゼロポイントエネルギー。

詳細: forum 科学技術

カシミール効果は、電磁場がない状態で共振空洞(密閉金属ボックス)に浸漬された2つの平行な金属プレート間の非常に弱い引力の形で現れます。

電磁気学と古典力学の古典理論によれば、空洞内にはあらゆる場の絶対的な空位があるため、2つのプレートは動かないままである必要があります。 移動できるようにするには、金属板はどこにも描くことができないエネルギーを必要とします。

カシミール効果は、場の量子論の純粋な結果です。 によって想像され、計算されました 1948のオランダの物理学者Hendrick Casimir。

によります 場の量子論、電磁場(およびこれはすべての量子場にも適用可能)には異なるエネルギー状態があります。 最も低いエネルギー状態(地上状態)は、エネルギーの量(電場の場合は光子)、つまり真空がないことに対応します。 最初の「励起された」状態は、エネルギーまたは光子の量子を持つ状態です。 XNUMX番目の励起状態はXNUMX光子状態であり、以下同様です。

しかし、真空の場の量子論によって与えられる表現は、少なくとも逆説的です。 このボイドは、実際には粒子の形で「具体化」されていないエネルギーでいっぱいです。 ただし、短期間で、このエネルギーは、寿命が非常に短い粒子または量子で実現できます。 それらは仮想粒子と呼ばれます。 仮想として認定されていますが、これらのクォンタム(この場合は光子)の影響 本物です。

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空洞内では、仮想量子(仮想光子)が自然にボイドから「出現」します。 これらの光子の波長スペクトルは連続的ですが、キャビティが閉じているため、ほとんどの周波数は破壊的であり、最終的には少数の特定の周波数( 共振モード)空洞内に残ります。 これは、共鳴の古典的な現象です 共振空洞。 共振モードは、モードの波長がキャビティの面を分離する距離の約数であるという事実によって特徴付けられます。 したがって、許可モードの数は、キャビティの面を隔てる距離に比例します。

興味のある構成では、空洞の面とプレートの間、およびプレート自体の間に共振が確立されます。 プレート間の距離がキャビティの面からの距離よりも小さい場合、プレート自体の間よりもキャビティの面とプレートの間の共振モードが多くなります。 したがって、プレートの「内部」面にかかる放射圧は、「外部」面にかかる放射圧よりも小さくなります。 これにより、プレートを互いに近づける非常に弱い力が生じます。

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1948年以来予測されていましたが、この効果は1997年に初めて実験的に観察されました。

厳密にするには、既存のすべての量子場の量子を含める必要があります。 しかし、これらのフィールドは、ボイドから具体化するために多くのエネルギーを必要とします。これは、電磁場と比較して、関連する量子の具体化の可能性が低いことを意味します。 したがって、カシミール効果への寄与はほとんど無視できます。

カシミール効果は真空を使用すると、モーションを生成できます。 これで構成する エネルギー保存の古典的な原則の重大な違反 量子物理学の混乱を測定できます!

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