Ефект Казимира

Близько 50 років тому Генріх Казимир виявив, що у вакуумі між двома поверхнями існує певна сила тяжіння. Ця сила може створити справжню революцію в науці.

Якщо взяти два дзеркала і встановити їх в порожньому просторі, між ними починається тяжіння, оскільки між ними є вакуум. Цей феномен був відкритий Казимиром в 1948 р, коли він займався дослідницькою діяльністю в науковому центрі в Ейндховені. Даний феномен був названий ефектом Казимира, а сила, яка виникає між двома дзеркалами - силою Казимира.

Довгий час вважалося, що ефект Казимира - це не більше ніж занятная теорія. Однак за останній час спостерігається підвищений інтерес до даного явища. Було встановлено, що сила Казимира безпосередньо впливає на мікроскопічні механізми, а завдяки прогресу в технічному оснащенні цю силу можна виміряти з підвищеною точністю.

Даний ефект може представляти певний інтерес для фундаментальної фізики. Існує багато теорій, відповідно до яких є протяжні додаткові виміри в десятімерних і одіннадцатімерних теоріях. Відповідно до даних теоріями, спостерігається певне відхилення від стандартної гравітації Ньютона на відстанях в найдрібніші частки міліметра. Отже, вимірюючи дія ефекту Казимира, можна перевірити дані гіпотези.

Вивчення Казимиром колоїдних розчинів

Працюючи в науковому центрі в Ейндховені, Казимир досліджував властивості, характерні для колоїдних розчинів. Це речовини з високим показником в`язкості, в яких є частинки розміром з мікрон. Їх властивості визначають Ван-дер-ваальсових сили - це дальнодействующіх сили тяжіння, що виникають між молекулами і атомами, які є нейтральними.

Тео Овербек, колега Казимира, зазначив, що теорія Фріца Лондона для опису сил Ван-дер-Ваальса не може дати коректну оцінку даним експериментів. Він попросив Казимира, щоб той попрацював над даною проблемою. Казимиром було виявлено, що неможливо правильно описати взаємодію, що спостерігається між 2-ма нейтральними молекулами, виходячи з того, що швидкість світла постійна.

Після цього вчений відзначив, що даний результат можна описати, якщо врахувати флуктуації атома. Флуктуація - це термін, яким характеризується всі види коливань і періодичних змін. Тоді вчений подумав, що замість двох молекул можна встановити два дзеркала, які були б повернені один до одного відображають сторонами. Так він і передбачив силу тяжіння, яка існує між відбивають пластинами.

Динамічний ефект Казимира

Відповідно до квантової теорії, вакуум не є звичайною порожнечею. У ньому регулярно спостерігаються енергетичні флуктуації - віртуальні частинки і античастинки народжуються і гинуть. Вони здатні чинити тиск. Дане явище отримало назву "статичний ефект Казимира". Воно було доведено експериментами. Проте теоретично є ще динамічний ефект Казимира - трансформація вакуумних флуктуацій в реальні частки (наприклад, фотони). Саме цей ефект спостерігався вченими.

При динамічному ефекті Казимира мало відбуватися коливання дзеркал, при цьому їх швидкість повинна була порівнянною зі швидкістю світла. Для цього фізикам довелося встановити в сильному магнітному полі металеві поверхні. Швидкість коливання цього поля становила одинадцять мільярдів раз за секунду. Поверхні почали деформуватися зі швидкістю, яка склала 5% від світлової, і на виході було зареєстровано поява фотонів. Судячи за властивостями фотонів, можна було стверджувати, що вони виникали парами.