卡西米效應

卡西米效應

卡西米(Casimir)效應 當兩塊不帶電荷的導體板距離非常接近時,它們之間會有非常微弱但仍可測量的力,這就是卡西米效應。卡西米效應是由真空能(vacuum energy)引起的。

基本介紹

  • 中文名:卡西米效應
  • 外文名:Casimir
  • 設計學科:物理學
  • 提出者:亨德里克·卡西米爾
簡介,經過,

簡介

Scharnhorst的計算表明,在兩塊金屬板之間橫向運動的光子的速度必須略大於光速(對於一納米的間隙,這個速度比光速大10-24)。在特定的宇宙學條件下(比如在宇宙弦(cosmicstring)的附近[假如它們存在的話]),這種效應會顯著得多。但進一步的理論研究表明不可能利用這種效應進行超光速通信。
大多數人認為,真空是空蕩蕩的。但是,根據量子電動力學(一門在非常小的規模上描述宇宙行為的理論),沒有比這種觀點更加荒謬的了。實際上,真空中到處充滿著稱作“零點能”的電磁能,這正是麥克萊希望加以利用的能量。“零點能”中的“零”指的是,如果把宇宙溫度降至絕對零度(宇宙可能的最低能態),部分能量就可能保留下來。實際上,這種能量是相當多的。物理學家對究竟有多少能量仍存在分歧,但麥克萊已經計算出,大小相當於一個質子的真空區所含的能量可能與整個宇宙中所有物質所含的能量一樣多。

經過

1948年,荷蘭物理學家亨德里克·卡西米爾(Hendrik Casimir, 1909-2000)提出了一項檢測這種能量存在的方案。從理論上看,真空能量以粒子的形態出現,並不斷以微小的規模形成和消失。在正常情況下。真空中充滿著幾乎各種波長的粒子,但卡西米爾認為,如果使兩個不帶電的金屬薄盤緊緊靠在一起,較長的波長就會被排除出去。接著,金屬盤外的其他波就會產生一種往往使它們相互聚攏的力,金屬盤越靠近,兩者之間的吸引力就越強,這種現象就是所謂的卡西米爾效應。1996 年,物理學家首次對它進行了測定,實際測量結果與理論計算結果十分吻合。

懸浮鍍金的球
好跡象是,較其它懸浮辦法,量子懸浮將是能更快實現的懸浮技術。加州河岸大學的烏馬·莫黑德及其同事通過增加其中一個盤子的反射率,成功利用了卡西米效應的力量,因此,這反映了實質粒子更為有效。改變卡西米效應的力量是倒轉它的第一步,小組成員、俄羅斯西北工學院的加利納·柯利其斯卡亞說。
卡帕索及其同事還用另一種方法來利用相斥的卡西米效應。他們的實驗表明,相斥的卡西米效應可以將直徑為42.7微米的鍍金的聚苯乙烯球“定格”在特氟綸盤子之間。卡帕索最初的實驗表明能出現這種排斥力,可以懸浮一個物體。當然,理論上說,量子懸浮還可以懸浮更大的物體,甚至能將一個人懸浮起來。不過,量子懸浮還處於初步階段,還得慢慢實驗才能完善。
卡西米效應是一個關於量子電磁場真空態能量的可觀測效應。真空態能量本身不可觀測,但它的變化是可以觀測的。當兩塊不帶電荷的導體板距離非常接近時,它們之間會有非常微弱但仍可測量的力,這就是卡西米效應。

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