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Es Casimir-Effekt auf parallelen Platten.

Es Casimir-Effekt ist der PhysikerPhänomen wobei zwei elektrisch neutral geladene Metallplatten in a Vakuum durch Quantenfluktuationen erleben (sehr kleine) Kräfte, die sie aufeinander zutreiben. Hendrik Casimir und Dirk Polder dieses Phänomen vorhergesagt in 1948.^[1] Andere Namen für dieses Phänomen sind Casimir Polder Force und Casimir Force.

Aussage

Da diese Anziehungskraft mit der Entfernung stark abnimmt (nämlich um die vierte Potenz), kann der Effekt nur bei extrem kleinen Zwischenabständen gemessen werden. Die Kraft wird nur verursacht durch virtuelle Partikel mit einem gewissen Wellenlänge zwischen die beiden Platten passen. Andere Wellenlängen sind gedämpft. Dadurch ist die Anzahl der Partikel zwischen den Platten kleiner als die Anzahl außerhalb und die Platten werden aufeinander zu geschoben. Der Effekt kann auch als Resonanz des Vakuumenergie zwischen den Platten. Im Nahbereich ist die Casimir-Kraft für ungeladene Platten die vorherrschende Kraft.

Messung

Hans Sparnaay von Philips im Eindhoven tat in 1958 eine der ersten Messungen mit einem schwierigen Experiment.^[2] Die Ergebnisse widersprachen nicht der Theorie, litten jedoch unter großen Messfehlern. Steve K. Lamoreaux von der Los Alamos National Laboratory und Umar Mohideen und Anushree Roy von der University of California in Riverside haben in 1997 eine genauere Messung. Mit einem äußerst genauen Torsionspendel gelang es Lamoreaux, die Casimirkraft im Vakuum zwischen einer vergoldeten Kugel von 4 cm Durchmesser und einer vergoldeten Quarzplatte zu messen.^[3] Mohideen und Roy testeten den Effekt experimentell mit einem Hebel von a Rasterkraftmikroskop mit einer vergoldeten Kugel von 200 Bolm auf der Oberseite.^[4] Das hat das gemacht Quanteneffekt experimentell gezeigt wurde, innerhalb von 15% des vorhergesagten Wertes der Kraft zu liegen. Im 2001 eine Forschungsgruppe der Universität Padua gelingt es, die Kasimirkraft zwischen parallelen Platten zu messen mit Mikroresonatoren.

Formel

Ein Ausdruck für diese Kasimirkraft kann mit heuristisch Argumente (außer einem Vorfaktor) gefunden werden.

Die Kraft ist proportional zur Fläche A der Platten. Die Tatsache, dass die Platten aus Metall sein müssen, um den Effekt wahrzunehmen, weist darauf hin, dass es sich um ein elektromagnetisch Phänomen geht. Die virtuellen Teilchen sind virtuell Photonen. Daher ist die elektromagnetische Konstante schlechthin, die Lichtgeschwindigkeitc, in der Formel für . Da es sich um einen quantenmechanischen Effekt handelt, auch Plancksche Konstanteha erforderlich. EIN Einheitenanalyse zeigt, dass die Kraft umgekehrt proportional zur vierten Potenz des Abstands sein muss ein zwischen den Platten. Eine formale Ableitung liefert das gleiche Ergebnis und auch den Biasfaktor (der negativ ist, da er eine anziehende Kraft ist). Die Formel für die Kraft lautet:

${displaystyle F=-{frac {pi ^{2}hbar c}{240a^{4}}}A}$

Antrag und Stornierung

Professor Ulf Leonhardt und Dr Thomas Philbin des Universität St. Andrews in Schottland haben einen Weg gefunden, das Phänomen so umzukehren, dass es eher abstößt als anzieht.^[5]

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