Ефектът на Казимир

Преди около 50 години Хайнрих Казимир откри, че във вакуум между две повърхности има определена сила на привличане. Тази сила може да създаде истинска революция в науката.

Ако вземете две огледала и ги инсталирате в празно пространство, между тях се появи атракция, защото между тях има вакуум. Това явление бе открито от Касимир през 1948 г., когато той се занимаваше изследователски дейности в научния център в Айндховен. Това явление се нарича Казимир ефект, а силата, която възниква между двете огледала, е силата на Казимир.

От дълго време се вярваше, че ефектът на Казимир не е нищо друго освен забавна теория. Напоследък обаче има засилен интерес към този феномен. Установено е, че силите на Казимир пряко засягат микроскопичните механизми и благодарение на напредъка в техническото оборудване тази сила може да се измерва с повишена точност.

Този ефект може да е от интерес за фундаменталната физика. Има много теории, според които има удължени разширени размери в теорията на десетмерните и единайсетте измерения. В съответствие с тези теории има известно отклонение от стандартната гравитация на Нютон при разстояния до най-малките фракции на милиметър. Следователно, чрез измерване на ефекта на Casimir ефекта, може да се проверят данните за хипотезата.

Изследването на колоидните разтвори на Casimir

Работейки в научния център в Айндховен, Казимир изследва характеристиките, характерни за колоидни разтвори. Това са вещества с висок вискозитетен индекс, в които има частици с размер на микрона. Техните свойства се определят от Ван дер Ваалсови сили - на далечни разстояния атрактивни сили, които възникват между молекулите и атомите са неутрални.

Тео Overbeek, Казимир колега, каза Фриц Лондон теория за описване на силите на Ван дер Ваалс сили могат да дадат правилна оценка на експерименталните данни. Той помоли Казимир да работи по този проблем. Казимир установи, че е невъзможно правилно да се опише взаимодействието, наблюдавано между две неутрални молекули, като се изхожда от факта, че скоростта на светлината е постоянна.

След това ученият отбеляза, че този резултат може да бъде описан, ако вземем предвид колебанията на атома. Флуктуацията е термин, който характеризира всички видове колебания и периодични промени. Тогава учените смятали, че вместо две молекули могат да се монтират две огледала, които ще бъдат обърнати един към друг чрез отразяване на страните. Затова той предсказа силата на привличане, която съществува между отразяващите плочи.

Динамичният ефект на Casimir

В съответствие с квантовата теория, вакуумът не е обикновен вакуум. Той редовно наблюдава енергийните колебания - виртуални частици и античастици се раждат и умират. Те са в състояние да окажат натиск. Това явление се нарича "статичен ефект на Казимир". Това бе доказано чрез експерименти. Но на теория съществува и динамичният ефект на Казимир - трансформацията на вакуумните колебания в реални частици (например, фотони). Този ефект се наблюдава от учените.

С динамичния ефект на Casimir огледалата трябваше да се люлеят, а скоростта им трябва да бъде сравнима със скоростта на светлината. За да направите това, физиците трябваше да инсталират метални повърхности в силно магнитно поле. Скоростта на колебание на това поле беше единадесет милиарда пъти в секунда. Повърхностите започнаха да се деформират със скорост, която представляваше 5% от светлината, а появата на фотони беше записана на изхода. Съдейки по свойствата на фотоните, може да се твърди, че те са възникнали по двойки.