Το φαινόμενο Κάσιμιρ

[gregohks]

Το φαινόμενο Κάσιμιρ ανήκει στη δικαιοδοσία του κβαντικού κενού.Μιλώντας αυστηρά,δεν πρέπει να το αναφέρουμε ως παράδειγμα εξωτικής ύλης,επειδή αφορά μια κατάσταση του κενού χώρου.Όμως,αυτή είναι μια σχολαστική παρατήρηση ορολογίας:οι διακρίσεις μεταξύ διεργέσεων πεδίου,ύλης,και κενού ειναι πολύ ασαφείς στην κβαντική φυσική.Ας εξηγήσουμε γιατί προκύπτει η αρνητική ενέργεια Κάσιμιρ.Ο φαινομενικά κενός χώρος μεταξύ των πλακών δεν αποτελεί πλήρες κενό,αλλά κατοικείται απο μια ποσότητα εικονικών φωτονίων.Όπως και τα πραγματικά ανάλογά τους ,τα εικονικά φωτόνια αναπηδούν στις μεταλλικές πλάκες . Καθώς συμπιέζονται ανάμεσα στις πλάκες ,αδυνατούν νακινηθούν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση,οπότε ο περιορισμός αυτός επηρεάζει την ποικιλία εικονικών φωτονίων που μπορούν να κατοικήσουν στην περιοχή ανάμεσα στις πλάκες σε σύγκριση με το χώρο στο εξωτερικό των πλακών.Ουσιαστικά,η δυνατότητα ύπαρξης για ορισμένα είδη εικονικών φωτονίων εξαλείφεται απο την παρουσία των πλακών.Ως αποτέλεσμα η ολική ενέργεια (μέσω της αρχής απροσδιοριστίας του Χάιζενμπεργκ) είναι κάπως μικρότερη στην περιοχή ανάμεσα στις πλάκες,απ' ό,τι θα ήταν αν δενυπήρχαν οι πλάκες.Αν συμφωνήσουμε ότι,φαινομενικά,ο κενός χώρος χωρίς πλάκες έχει ακριβώς μηδενική ενέργεια,τότε η περιοχή ανάμεσα στις πλάκες πρέπει να έχει αρνητική ενέργεια, η οποία εκδηλώνεται με την εμφάνιση μιας μικροσποπικής ελκτικής δύναμης μεταξύ των πλακών.

 

Μπορεί να γίνει;

 

Ναι!Έχει γίνει.Η δύναμη Κάσιμιρ μετρήθηκε για πρώτη φορά στο εργαστήριο το 1958,και έκτοτε έχει μελετηθεί κατ' επανάληψη.Στα πειράματα αυτά δεν καταβλήθηκε καμιά προσπάθεια να αφαιρεθούν όλες οι (πολύ μεγαλύτερες και θετικές) υπόλοιπες πηγές ενέργειας που διαπερνόυν το σύστημα,αφου ο σκοπός των πειραμάτων ειναι ο έλεγχος της πρόβλεψης Κάσιμιρ,και όχι η δημιουργία μιας περιοχής αρνητικής ενέργειας.Τα πειράματα επιβεβαιώνουν την θεωρία.Η ελκτική δύναμη μεταξύ δύο τέλεια ανακλαστικών πλακών,εμβαδού ενός τετραγωνικού μέτρου,που απέχουν μεταξύ του ένα εκατοστό του χιλοστού,ισοδυναμεί με βάρος μολις ενος εκατομμυριοστού του

γραμμαρίου.Όμως η δύναμη αυξάνεται όσο μειωνεται η απόσταση μεταξύ των πλακών.Με πραγματικές μεταλλικές επιφάνειες-που ποτέ δεν ειναι απολύτως επίπεδες-το

φαινόμενο περιπλέκεται από άλλους παράγοντες ,πολύ πριν η δύναμη Κάσιμιρ γίνει μεγάλη.Ωστόσο,αυτό δεν εμπόδισε ορισμένους ορισμένους ευφάνταστους θεωρητικούς

φυσικόυς να φλερτάρουν με την ιδέα χρησιμοποίησης του φαινομένου Κάσιμιρ,και άλλων φαινομένων του κβαντικού κενού,ως βασης για ένα συστημα πρόωσης διαστημοπλοίων.

 

Πηγη

Χρονομηχανες (Paul Davies-Εκδ.Τραυλος[φοβερο βιβλιο-προτεινω])