Cuvinte cheie: efect casimir, mecanica cuantică, fizică, energie fără conservare, placă, energie de vid, energie zero.

Citește mai mult: forum știință și tehnologie

Efectul Casimir se manifestă sub forma unei forțe atractive foarte slabe între două plăci metalice paralele imersate într-o cavitate rezonantă (cutie metalică închisă ermetic) în absența unui câmp electromagnetic.

Conform teoriei clasice a electromagnetismului și a mecanicii clasice, cele două plăci ar trebui să rămână nemișcate, deoarece în cavitate domnește un gol absolut al oricărui câmp. Pentru a se putea deplasa, plăcile metalice au nevoie de energie pe care nu o pot desprinde nicăieri.

Efectul Casimir este un rezultat pur al teoriei câmpului cuantic. A fost imaginat și calculat de fizicianul olandez Hendrick Casimir în 1948.

Selon teoria câmpului quantum, câmpul electromagnetic (și acest lucru este aplicabil și tuturor câmpurilor cuantice) are stări de energie diferite. Cea mai scăzută stare de energie - starea de bază - corespunde absenței cuantelor de energie (fotoni în cazul câmpului electromagnetic) sau cu alte cuvinte, vid. Prima stare „excitată” este starea cu o cuantică de energie sau un foton. A doua stare excitată este starea cu doi fotoni și așa mai departe.

Cu toate acestea, reprezentarea dată de teoria câmpului cuantic al vidului este cel puțin paradoxală. Acest gol este de fapt plin de energie care nu este "materializată" sub formă de particule. Cu toate acestea, pe perioade scurte de timp, această energie se poate materializa în particule sau quanta a căror viață este foarte scurtă. Ele sunt numite particule virtuale. Deși calificați ca fiind virtuali, efectele acestor cuante (fotoni în cazul nostru) sunt reale.

În cavitate, quanta virtuală (fotoni virtuali) se va "spulbera" spontan din vid. Spectrul lungimii de undă a acestor fotoni este continuu, dar deoarece cavitatea este închisă, cele mai multe dintre frecvențe vor fi distructive și, în final, doar câteva frecvențe speciale (numite moduri de rezonanță) va rămâne în cavitate. Acesta este fenomenul clasic de rezonanță în a cavitatea rezonantă. Modurile de rezonanță sunt caracterizate prin faptul că lungimea de undă a modului este un submultiple întreg de distanța care separă fețele cavității. Numărul de moduri autorizate este, prin urmare, proporțional cu distanța care separă fețele cavității.

În configurația care ne interesează, rezonanțele se stabilesc între fețele cavității și plăci și între plăcile înseși. Dacă distanța dintre plăci este mai mică decât distanța față de fețele cavității, atunci vor exista mai multe moduri de rezonanță între fețele cavității și plăci, decât între plăcile înseși. Presiunea de radiație exercitată asupra fețelor "interne" ale plăcilor este, prin urmare, mai mică decât cea aplicabilă fețelor lor "externe". Aceasta are ca rezultat o forță foarte slabă care aduce plăcile mai aproape una de cealaltă.

Deși a fost prevăzut încă din 1948, acest efect a fost observat experimental doar pentru prima dată în 1997.

Pentru a fi riguroasă, ar fi necesar să implicăm canalele tuturor câmpurilor cuantice existente. Dar aceste câmpuri necesită multă energie pentru a se materializa din gol, ceea ce are ca rezultat o probabilitate mică de materializare a cuantitelor asociate față de câmpul electromagnetic. Prin urmare, contribuția lor la efectul Casimir este foarte neglijabilă.

Efectul Casimir arată căcu vid, este posibil să se genereze mișcare. În aceasta constituie o încălcare majoră a principiului clasic al conservării energiei și poate măsura modul în care fizica cuantică poate fi confuză!