אפקט קזימיר

מילות מפתח: אפקט קזימיר, מכניקת קוונטים, פיזיקה, אנרגיה שאינה שמירה, צלחת, אנרגיית וואקום, אנרגיית נקודת אפס.

עוד: forum מדע וטכנולוגיה

אפקט קזימיר בא לידי ביטוי בצורה של כוח אטרקטיבי חלש מאוד בין שני לוחות מתכתיים מקבילים שקועים בתוך חלל תהודה (תיבת מתכת אטומה הרמטית) בהיעדר שדה אלקטרומגנטי.

על פי התיאוריה הקלאסית של האלקטרומגנטיות והמכניקה הקלאסית, על שתי הלוחות להישאר ללא תנועה מכיוון ששולט בחלל חלל מוחלט של תחום כלשהו. כדי להיות מסוגלים לנוע, לוחות המתכת זקוקים לאנרגיה שהם לא יכולים לשאוב לשום מקום.

אפקט קזימיר הוא תוצאה טהורה מתורת שדות הקוונטים. זה היה מדומיין ומחושב על ידי הפיזיקאי ההולנדי הנדריק קזימיר ב- 1948.

Selon תיאוריית שדות קוונטיים, לשדה האלקטרומגנטי (וזה חל גם על כל שדות הקוונטים) יש מצבי אנרגיה שונים. מצב האנרגיה הנמוך ביותר - מצב הקרקע - מתאים להיעדר כמות אנרגיה (פוטונים במקרה של השדה האלקטרומגנטי) או במילים אחרות, ואקום. המצב "הנרגש" הראשון הוא המצב עם קוונטיות של אנרגיה או פוטון. המצב הנרגש השני הוא מצב שני הפוטונים, וכן הלאה.

עם זאת, הייצוג הניתן על ידי תיאוריית השדה הקוונטי בוואקום הוא לפחות פרדוקסאלי. חלל זה למעשה מלא באנרגיה שאינה "מתממשת" בצורה של חלקיקים. עם זאת, לאורך תקופות קצרות אנרגיה זו יכולה להתממש בחלקיקים או בקוונטה שחייהם קצרים מאוד. הם נקראים חלקיקים וירטואליים. למרות שמוסמך כווירטואלי, ההשפעות של קוונטה אלה (פוטונים במקרה שלנו) הם אמיתיים.

קראו גם:  מבחן גאלי על היחידה

בחלל, קוונטה וירטואלית (פוטונים וירטואליים) "יצאו" מתוך הריק באופן ספונטני. ספקטרום אורך הגל של פוטונים אלה הוא רציף אך מכיוון שהחלל סגור, מרבית התדרים יהיו הרסניים ובסופו של דבר רק כמה תדרים ספציפיים (המכונים מצבי תהודה) יישארו בחלל. זו התופעה הקלאסית של התהודה ב- חלל תהודה. מצבי התהודה מאופיינים בכך שאורך הגל של המצב הוא תת-מרובה שלם של המרחק המפריד בין פני החלל. מספר המצבים המורשים אפוא פרופורציונאלי למרחק המפריד בין פני החלל.

בתצורה המעניינת אותנו, נוצרים תהודה בין פני החלל והלוחות ובין הלוחות עצמם. אם המרחק בין הלוחות הוא פחות מהמרחק שלהם מפני החלל, אז יהיו יותר מצבי תהודה בין פינות החלל והצלחות, מאשר בין הצלחות עצמן. לחץ הקרינה המופעל על הפנים "הפנימיות" של הלוחות הוא אפוא פחות מזה שחל על הפנים "החיצוניות" שלהם. התוצאה היא כוח חלש מאוד שמקרב את הלוחות זה לזה.

קראו גם:  אנרגיית הוואקום: הצגת, עדויות ודיון מדעי

למרות שנחזה מאז 1948, השפעה זו נצפתה רק בניסוי לראשונה בשנת 1997.

כדי להיות קפדני, יהיה צורך לערב את הכמות של כל שדות הקוונטים הקיימים. אך שדות אלה דורשים אנרגיה רבה להתממשות החלל הריק המתורגם להסתברות נמוכה להתממשקות של הקוואנטה הקשורה בהשוואה לשדה האלקטרומגנטי. לכן תרומתם לאפקט קזימיר זניחה במידה רבה מאוד.

אפקט קזימיר מראה זאתעם ואקום, ניתן ליצור תנועה. בכך היא מהווה הפרה משמעותית של העיקרון הקלאסי של שימור אנרגיה ויכולים למדוד כיצד פיזיקה קוונטית יכולה להיות מבלבלת!

השאירו תגובה

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *