Efecte de întârziere într-un vid Casimir. Efectul Casimir: un pas spre călătoria în spațiu

În ultimii ani, oamenii de știință au încercat să demonstreze că oamenii nu au nevoie deloc de dependență de combustibilii fosili.

Ei susțin că continuăm să luptăm pentru surse de energie, să distrugem mediul înconjurător și să dăunăm Mamei Pământ. Continuăm să folosim aceleași metode vechi care generează trilioane de dolari pentru cei din vârful industriei energetice. Media corporativă continuă să împingă ideea că suntem într-o criză energetică, că ne apropiem de o problemă serioasă din lipsă de resurse.

Conceptul de energie punct zero

Unii savanți susțin că același grup de acționari care dețin industria energetică dețin și mass-media corporative. Aceasta pare a fi o altă tactică a fricii și o altă scuză pentru a nu folosi energia liberă. De exemplu, este folosit în practică.

Cum poate exista o lipsă de resurse când avem sisteme care pot furniza resurse fără împrumut extern? Aceasta înseamnă că aceste sisteme pot funcționa pe termen nelimitat și pot oferi resurse pentru întreaga planetă fără a arde combustibili fosili. Acest lucru va elimina majoritatea „facturilor” pe care oamenii le plătesc pentru a trăi și va reduce impactul nociv pe care îl avem asupra pământului și a mediului înconjurător.

Chiar dacă nu crezi în conceptul de energie liberă (cunoscută și ca energie zero-point), avem mai multe surse curate care fac ca toată energia să fie învechită.

Acest articol se va concentra în principal pe conceptul de energie liberă, care a fost dovedit de cercetătorii din întreaga lume care au efectuat experimente și și-au publicat lucrările.

Cu toate acestea, dacă noile tehnologii energetice ar fi gratuite în întreaga lume, schimbările ar fi profunde. Ar afecta pe toată lumea, s-ar aplica peste tot. Aceste tehnologii sunt absolut cel mai important lucru care s-a întâmplat în istoria lumii.

Puterea energiei lui Casimir

Efectul Casimir este o dovadă a unui exemplu de energie liberă care nu poate fi infirmată.

Energia a fost prezisă de fizicianul teoretician german Heinrich Casimir în 1948, dar nu a fost obținută experimental din cauza lipsei de tehnologie la acea vreme.

Efectul Casimir ilustrează energia punctului zero sau a stării de vid, care prezice că două plăci metalice apropiate una de cealaltă se vor atrage din cauza unui dezechilibru în fluctuațiile cuantice.

Implicațiile acestui lucru sunt de amploare și au fost scrise în detaliu în fizica teoretică de către cercetătorii din întreaga lume. Astăzi începem să vedem că aceste concepte nu sunt doar teoretice, ci și practice.

Aspiratoarele sunt în general considerate a fi goluri, dar Hendrik Casimir credea că nu conțin oscilații ale undelor electromagnetice. El a teoretizat că două plăci de metal ținute în vid ar putea absorbi undele, creând energie de vid care ar putea atrage sau respinge plăcile.

Dacă puneți două plăci în vid, acestea se atrag una pe cealaltă și această forță a fost numită efectul Casimir ca energie a vidului (oscilații în punctul zero). Studii recente efectuate la Universitatea Harvard și la Universitatea din Amsterdam și în alte părți au confirmat corectitudinea efectului Casimir.

Cu toate acestea, forța Casimir este foarte slabă și este detectată dacă corpurile sunt separate de câțiva microni și crește brusc dacă corpurile se apropie la o distanță mai mică de un micron.

La o distanță de 10 nm (sute de mărimea unui atom tipic), forța Casimir este comparabilă cu presiunea atmosferică.

Efectul Casimir poate atinge valori semnificative, dar numai la distanțe mai mici de o sută de nanometri. Prin urmare, în ciuda faptului că teoretic acest efect a fost prezis de Hendrik Casimir încă din 1948, confirmarea experimentală a acestuia a apărut abia în 1997 (49 de ani mai târziu). Confirmarea efectului de repulsie descoperit de Evgeniy Lifshitz în 1956 a trebuit să aștepte 53 de ani - a fost confirmat abia în 2009.

Vidul „gol” care exista în mecanica clasică s-a dovedit a nu fi atât de gol: la studierea efectelor mecanicii cuantice, s-a dovedit că era umplut cu perechi de particule virtuale care se formează și se anihilează continuu între ele. Mai mult, dacă două plăci paralele de conductori de curent electric sunt plasate la o distanță foarte apropiată, particulele rezultate se vor stinge din cauza efectului interferenței undelor. Cu cât plăcile sunt situate mai aproape, cu atât vor rămâne mai puține particule virtuale între ele, în timp ce în mediul extern numărul acestora va rămâne același (precum și presiunea pe care o produc), ceea ce va crea o forță din ce în ce mai mare menită să atragă plăcile.

Un analog al acestui fenomen, bazat pe interferența undelor într-un mediu acvatic

Efect de atracție

La o distanță de 10 nanometri între plăci, această forță poate crea o presiune apropiată de cea atmosferică, dar deoarece puterea sa scade la 4 puteri de distanță, valoarea sa la o distanță de deja 100 de nanometri devine greu de înregistrat. Acest efect a fost propus pentru utilizare în diferite sisteme nanomecanice și chiar ca înlocuitor al materiei exotice pentru și stabilizarea găurilor de vierme.

Efect de repulsie

În 1956, Evgeniy Lifshits a arătat că dacă golul dintre două suprafețe este umplut cu un material dielectric, acest fenomen își poate schimba semnul. Primul experiment care a confirmat acest efect a fost presarea unei bile placate cu aur cu un diametru de numai 40 de microni pe o peliculă de aur și pe o placă de siliciu (pentru a măsura efectul de atracție și respectiv de repulsie) plasate într-un mediu lichid - bromobenzen. Autorii acestei lucrări, publicată în Nature în 2009, indică faptul că amestecarea a două sau mai multe lichide poate permite respingerea la distanțe scurte și atracția la distanțe mari, ceea ce la rândul său va permite crearea unor mecanisme cu un coeficient de frecare foarte scăzut.

Rezultatele experimentului: linia albastră arată rezultatele pentru forța de respingere, linia galbenă arată rezultatele pentru forța de atracție. Deja la o distanță de 80 nm, forțele măsurate devin comparabile cu erorile de măsurare.

Efect dinamic

Acest fenomen constă în faptul că, dacă oglinda se mișcă cu o viteză relativistă, atunci unele dintre perechile virtuale de particule nu au timp să se anihileze și sunt separate, transformându-se astfel în fotoni reali. Existența unui astfel de efect a fost prezisă la mijlocul anilor '70 de Julian Schwinger și confirmată de oamenii de știință în 2011. Pentru a efectua experimentul, au folosit un interferometru cuantic supraconductor, care ar putea simula o oglindă electromagnetică care se mișcă cu 5% din viteza luminii. Acest fenomen nu încalcă legea conservării energiei (cum ar părea), deoarece energia este consumată pentru a muta oglinda. Momentan este considerat doar ca un sistem de propulsie ipotetic similar cu cel care se testează în prezent în mai multe locuri deodată

V. MOSTEPANENKO
Doctor în științe fizice și matematice (Leningrad)

Din punctul de vedere al fizicii moderne, vidul nu este deloc gol. Teoria cuantică a arătat că vidul este o substanță extrem de dinamică, în continuă schimbare, ceva asemănător unui lichid clocotit de particule virtuale elementare care se nasc și mor imediat. Cu alte cuvinte, vidul din punctul de vedere al teoriei cuantice nu este doar „nimic”, ci poate fi considerat ca o mare de așa-numite oscilații în punctul zero și chiar dacă nu există o singură particulă reală și nici un cuantic real - foton în spațiu, câmpurile electrice și magnetice efectuează oscilații zero (același lucru se poate spune despre alte câmpuri cuantificate). Și se dovedește că vibrațiile de la punctul zero ale vidului se manifestă foarte clar într-o serie de efecte fizice remarcabile, dintre care unul a fost prezis în 1948 de fizicianul olandez Hendrik Casimir și îi poartă numele. În ultimii ani, domeniul de aplicare al efectului Casimir s-a extins enorm și a acoperit aproape toată fizica - de la teoria interacțiunilor intermoleculare la fizica particulelor și cosmologie. Vom vorbi despre cele mai impresionante probleme în care acest efect a început să joace un rol deosebit de vizibil.

În 1948, Casimir a examinat două plăci plate metalice neutre - neîncărcate - situate în vid, paralele între ele, la o anumită distanță. Deoarece câmpul electric nu pătrunde adânc în metal, componenta electrică a oscilațiilor în punctul zero direcționate de-a lungul plăcilor trebuie să dispară. Aceasta înseamnă, a argumentat Casimir, că marea vid trebuie să sufere anumite distorsiuni, deși energia ei era infinită și va rămâne așa. Și totuși, așa cum Casimir a fost primul care a observat, dacă scădeți acest infinit din cel original (înainte de a introduce plăcile), veți obține o energie finită conținută între plăci. Această energie este negativă și, prin urmare (conform regulilor mecanicii), ar trebui să facă ca plăcile să fie atrase unele de altele. Neobișnuința unei astfel de forțe de atracție, numită vid sau Casimir, este că nu depinde de mase, sarcini sau alte constante similare, numite constante de cuplare de către fizicieni, ci este determinată doar de distanța dintre plăci. O astfel de forță, din punctul de vedere al multor teoreticieni ai vremii, părea un fel de exotic neplauzibil, dar 10 ani mai târziu, în 1958, atracția lui Casimir a fost descoperită experimental și în deplină concordanță cu predicțiile teoriei.

La început, lui Casimir a avut o idee nebună de a încerca să explice stabilitatea misterioasă a electronului prin acțiunea forțelor de vid. La urma urmei, un electron poartă o sarcină electrică, iar diferitele sale părți se resping reciproc. Nu sunt forțele de vid care îl împiedică să se destrame? Ideea atractivă, însă, „nu a funcționat” - energia Casimir a sferei s-a dovedit a fi pozitivă, ceea ce corespunde forțelor de repulsie, nu de atracție. (S-a dovedit mai târziu că rolul efectului Casimir în fizica particulelor sa dovedit a fi mult mai sofisticat.)

Energiile și forțele de vid apar nu numai în volume limitate, ci și în spații topologic non-euclidiene, adică acelea care nu pot fi convertite în cele euclidiene printr-o transformare unu-la-unu și continuă. De exemplu, pe un plan nemărginit nu există efect Casimir, dar pe suprafața unei sfere există. De aceea, efectul Casimir, după cum se dovedește, este direct legat de întrebarea dacă Universul este finit sau infinit - unul dintre cele mai interesante din istoria omenirii. Știința Universului în ansamblu - cosmologia modernă - se bazează pe teoria generală a relativității a lui Einstein și permite trei posibilități (vezi „Știința și viața” nr. 2...4, 1987).

Dacă densitatea medie a materiei din Univers este mai mică decât valoarea critică de 10 –92 g/cm 3, atunci spațiul lumii noastre este ca suprafața unui hiperboloid de revoluție; dacă densitatea medie este egală cu valoarea critică. , atunci trăim într-un spațiu plat obișnuit. Apropo, tocmai această posibilitate pare cea mai preferabilă din punctul de vedere al modelelor inflaționiste populare ale Universului (vezi „Știința și viața” nr. 8, 1985). Dacă densitatea medie o depășește pe cea critică, atunci spațiul Universului devine similar cu suprafața unei sfere și volumul acesteia este finit. S-ar părea că întrebarea sacramentală despre finitudinea Universului primește în sfârșit un răspuns clar. Cu toate acestea, situația se dovedește a nu fi atât de simplă.

Într-adevăr, densitatea medie a materiei este cunoscută doar foarte aproximativ, iar valorile sale nu diferă mult de cea critică și nici măcar nu este clar dacă este în creștere sau în scădere. În plus, după cum subliniază unii filozofi care se ocupă de problema infinitului, datele observaționale privind densitatea medie se referă întotdeauna în mod forțat la un volum finit și, prin urmare, bazându-se doar pe ele, în principiu este imposibil să tragem o concluzie despre infinitatea Univers. Astfel, susțin acești filozofi, întrebarea însăși se încadrează în afara domeniului fizicii și trebuie decisă pe baza considerațiilor filozofice.

Aici a apărut efectul Casimir pentru a apăra competența cosmologică a fizicii. De fapt, dacă trăim într-o lume hiperbolică sau plată, atunci nu există efectul Casimir, dar dacă într-o lume sferică, atunci ar trebui să se manifeste. Densitatea corespunzătoare a energiei de vid pozitive este foarte mică, dar în principiu poate fi înregistrată în măsurători locale și, pe baza rezultatelor acestora, se poate reconstrui structura Universului în ansamblu - în special, problema finitudinii - infinitul poate fi rezolvat. Efectul Casimir, așa cum a fost dezvăluit recent, joacă un rol important în alte probleme ale cosmologiei, de exemplu, atunci când discutăm despre mecanismele inflației sau, să zicem, în „mașina timpului” cosmologică a lui I.D. Novikov și K. Thorne (vezi „Știința și viața” nr. 12, 1988).

De mai bine de zece ani, teoreticienii au discutat efectul Casimir în legătură cu problema structurii hadronilor, adică particulele care interacționează puternic. În cadrul teoriei interacțiunilor puternice - cromodinamica cuantică - hadronii pot fi reprezentați simplist ca bule în vid (așa-numitele „pungi”), în interiorul cărora sunt conținute quarci și gluoni (vezi „Știința și viața” nr. 10). , 1987). Oscilațiile la zero ale câmpurilor cuantificate de quarci și gluoni duc la apariția energiei Casimir a pungii, care, după cum se dovedește, reprezintă aproximativ zece la sută din energia sa totală. Contribuția energiei Casimir trebuie luată în considerare și la determinarea razei sacului, a masei hadronului și a celorlalte caracteristici ale acestuia măsurate în experiment.

O altă aplicație interesantă a efectului Casimir se referă la modelele multidimensionale de tip Kaluza–Klein. Conform unor astfel de modele, dimensiunea „adevărată” a spațiu-timpului nostru este mai mare decât patru, să zicem 10, 11 sau 26. Cu toate acestea, dimensiunile suplimentare (cu excepția celor patru sau trei spațiu și timp) sunt închise sau, după cum se spune, , compactate la distanțe foarte mici - de ordinul a 10 –33 centimetri, motiv pentru care pur și simplu nu le observăm. Efectul Casimir o garantează această izolare a dimensiunilor suplimentare.

În cele din urmă, forțele Casimir s-au dovedit a fi extrem de sensibile la parametrii de lumină ipotetică sau de particule în general fără masă prezise astăzi în cadrul teoriilor unificate de gabarit, supersimetrie și supergravitație (axion scalar, dilaton, arion, antigraviton cu spin unu și multe altele). Astfel de particule nu pot fi detectate nici măcar cu cele mai puternice acceleratoare, deoarece sunt neutre și capabile să pătrundă în straturi uriașe de materie fără a interacționa cu aceasta. Dar tocmai aceste particule duc la apariția de noi forțe care scad încet odată cu forțele la distanță – pe distanță lungă (vezi articolul lui E.B. Aleksandrov „În căutarea celei de-a cincea forțe”), care pot fi înregistrate pe fundalul forțele Casimir. Lucrări similare se desfășoară la Universitatea de Stat din Moscova sub conducerea doctorului în științe fizice și matematice V.I. Panov folosind un microscop cu forță atomică (vezi „Știința și viața” nr. 8, 1989). Prin urmare, este posibil ca în viitorul apropiat efectul Casimir să devină un nou test pentru predicțiile teoriilor fizice fundamentale.

Surse de informare:

  1. Mostepanenko V.M., Trunov N.N. Efectul Casimir și aplicațiile sale. „Avansuri în științe fizice” v. 156, nr. 3, p. 385...426. 1988.
  2. Mostepanenko L.M., Mostepanenko V.M. Conceptul de vid în fizică și filozofie. „Natura”, nr. 3, p. 88...95, 1985.
  3. Grib A.A., Mamaev S.G., Mostepanenko V.M. Efecte cuantice de vid în câmpuri puternice. M., „Energoatomizdat”, 1988.

Știință și viață. 1989. Nr. 12.

Vezi si:

  1. Etkin V.A. Despre interacțiunea orientativă a sistemelor de spin. , 2002.
  2. Rykov A.V.

Când magicianul scoate mai întâi un iepure viu dintr-o pălărie complet goală, apoi înflorește și în cele din urmă începe să scoată o panglică strălucitoare nesfârșită, copiii deștepți, desigur, aplaudă cu entuziasm, dar știu că toate acestea sunt pură înșelăciune. Ei înțeleg perfect că nu poți obține ceva din nimic. Toți acești iepuri, flori și panglici erau deja ascunse undeva în avans, iar întregul „miracol” era în mâinile iscusite ale magicianului.





Ei bine, acum să vedem adevărata performanță, care este oferită de un adevărat magician și vrăjitor - natura. Mai întâi, să pregătim scena. Să înlăturăm toate aceste case, păduri și munți. Să înlăturăm Soarele, Pământul și tot felul de nebuloase. Apoi ne vom ocupa de moleculele, atomii și particulele elementare rămase. În același timp, să aruncăm câmpurile: electromagnetice, gravitaționale și, în general, tot ce ne iese în cale. Acum scena este pregătită. Ceea ce rămâne este, ei bine, o pălărie complet goală - un vid fizic absolut. Acum vine calea de ieșire a naturii. În mâinile ei are două plăci metalice plate complet neutre, care brusc, fără un motiv aparent, încep să se atragă una pe cealaltă. Vă rugăm să rețineți - acesta este un adevărat truc! La urma urmei, am distrus toate câmpurile în avans, inclusiv cele electromagnetice și gravitaționale. Atunci cum reușesc aceste înregistrări să se simtă reciproc la distanță? Desigur, atracția dintre plăci este foarte, foarte slabă, dar există! Să subliniem: aceasta nu este ficțiune, acesta este un fapt stabilit experimental. Acest efect se numește efectul Casimir. Pentru a înțelege esența acestui truc, să privim în culise și să încercăm să „expunem” natura. Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți doar câțiva pași.

Primul pas. Iată o problemă simplă: dată o minge de masă m pe un arc fără greutate cu rigiditate k. Întrebarea este, la ce valori ale impulsului mingii și coordonatele sale energia sistemului capătă cea mai mică valoare și cu ce este egală această valoare? Din punctul de vedere al mecanicii newtoniene clasice, răspunsul este evident. Dacă V- viteza și X este coordonata mingii, atunci energia mecanică totală a sistemului are forma


E = mV 2 2
+ kx 2 2
.
(1.1)

Prin setarea unor valori inițiale arbitrare pentru VȘi X, obținem mișcare cu o anumită energie specifică. Deoarece VȘi X poate fi ales independent și după cum se dorește, iar expresia energiei depinde de pătratele acestor mărimi, cea mai mică valoare a energiei este zero. Este clar că la energie zero, viteza și coordonatele au fost ambele egale cu zero în momentul inițial al timpului și vor rămâne egale cu zero în toate momentele ulterioare de timp, conform legii conservării energiei. Deci, am primit răspunsul: starea oscilatorului clasic, corespunzătoare stării cu energie minimă posibilă, este o stare de repaus absolut. Din păcate, visăm doar la pace. Natura are propria sa viziune asupra soluționării acestei probleme școlare. Ea, natura, mai ales când vine vorba de iubiții ei electroni-pozitroni, diverși atomi și molecule, ne-a anunțat că aceștia nu trăiesc după legile newtoniene, ci după propriile lor - cuantice. Mecanica cuantică afirmă că niciun sistem nu poate fi în mod fundamental într-o stare de repaus absolut, iar această concluzie a mecanicii cuantice este confirmată experimental!

Sarcina noastră simplă a devenit brusc mai complicată. Acum, chiar și în starea fundamentală - starea cu energie minimă - sistemul pur și simplu trebuie să fie în mișcare continuă. Mingea noastră de fapt tremură (sau, după cum se spune „științific”, fluctuează) în jurul poziției de echilibru. Desigur, amplitudinea acestor oscilații este foarte, foarte mică. Doar natura poate „vedea” ceva atât de mic. Ochiul uman nu poate distinge fenomenele care au loc la o scară atât de mică. De aceea trăim calm și fericiți în lumea newtoniană corectă, iar casa noastră nu experimentează nicio fluctuație „cuantică”. Stă înrădăcinată la fața locului și stă.

Dar să revenim la sarcina noastră. Să facem al doilea pas. Adevărat, cum o facem, ce trebuie să facem pentru a găsi valoarea minimă a energiei, acționând conform regulilor mecanicii cuantice? Prima regulă a mecanicii cuantice spune: nu avem dreptul să alegem valorile impulsului și coordonatele mingii după bunul plac. Să presupunem că știm cumva după ce lege se mișcă mingea într-o stare cu energie minimă. (O astfel de stare în mecanica cuantică se numește stare fundamentală.) Apoi putem calcula abaterea pătratică medie de la poziția de echilibru avg. D X 2 și valoarea medie pătrată a valorii medii a impulsului. D p 2. Bara înseamnă că media acestor valori pe perioada de oscilație. Conform conceptelor mecanicii cuantice, aceste mărimi sunt legate prin relație


(valoarea medie D X 2) 1/2 (valoarea medie D p 2) 1/2 i(h)2
,
(1.2)

unde (h) este celebra constantă Planck.

Ține minte acest raport! Joacă un rol major în complexitățile observate pe care natura ni le oferă, în locul construcțiilor clasice simple și lipsite de ambiguitate. Inegalitatea () se numește relație de incertitudine.

Deci, regula numărul doi: pentru a calcula energia stării fundamentale, trebuie să folosim relația de incertitudine. Să facem calculele corespunzătoare. Deoarece studiem mici oscilații în apropierea poziției de echilibru, stabilim valoarea medie. D X 2 ~ X 2, medie D p 2 ~ p 2. În mod ciudat, natura a decis să lase expresia energiei mecanice totale neschimbate. Singura condiție este ca, în această expresie, impulsul și poziția să fie întotdeauna legate printr-o relație de incertitudine. Dacă presupunem că p 2 · X 2 ~ (h) 2 /4, atunci energia totală este o funcție a unei singure variabile. Într-adevăr, ținând cont de egalitatea (), obținem


E = (h) 2 8 mx 2
+ kx 2 2
.
(1.3)

Energia stării fundamentale este egală cu cea mai mică valoare a funcției E = E(X). Pentru a găsi această valoare, aplicăm inegalitatea dintre media aritmetică și media geometrică a două numere pozitive. Avem


(h) 2 8 mx 2
+ kx 2 2
eu 2și
h
Și
(h) 2 8 mx 2
· kx 2 2
ts
h
w
1/2 = (h)2
și
h
Și
k m
ts
h
w
1/2 ,

iar egalitatea se realizează când


unde w = ( k/m) 1/2 .

Desigur, soluția exactă a problemei energiei stării fundamentale a oscilatorului este mult mai complicată și depășește domeniul de aplicare al matematicii școlare. Un alt lucru este interesant: rezultatul pe care l-am obtinut coincide cu cel exact! Apropo, acesta nu este un caz atât de rar în fizică când estimările simple duc la răspunsul corect.

În ciuda simplității acestui rezultat și a ușurinței extraordinare cu care l-am obținut, într-un mod bun ar trebui să fie înrămat și atârnat pe perete lângă ecuația lui Einstein E = m cu 2. La urma urmei, ne schimbă radical ideile despre ce este atunci când nu există nimic.

Apropo, despre ce vorbim? De ce am început brusc să rezolvăm problema unui oscilator, dacă la început am vorbit atât de mult și frumos despre vid absolut? Nu, nu degeaba am efectuat aceste calcule. Amintiți-vă: un vid este absența completă a ceva. Cu acest lucru în minte am pregătit scena pentru demonstrarea efectului Casimir. Am îndepărtat cu grijă particulele și câmpurile, de ex. a redus energia Universului. Într-adevăr, era o particulă, era energie einsteiniană mc 2, particula a dispărut - energia totală a sistemului a scăzut cu această cantitate. A existat un câmp electromagnetic (adică a existat o pereche inseparabilă: electrică E plus magnetic B componente) - era energie


e 0 E 2 2
+ B 2 2m 0
,

(aici e 0 și m 0 sunt constantele electrice și magnetice, E- tensiune electrică, și B- inducerea câmpurilor magnetice). Câmpul electromagnetic a dispărut, ceea ce înseamnă că energia totală a scenei noastre - Universul - a scăzut din nou. Platforma noastră, un vid, pregătit pentru performanță, este, în esență și prin definiție, o stare cu energie minimă posibilă. În problema noastră oscilativă, starea fundamentală este acest vid „oscilator”. Adevărat, răspunsul nostru a fost ciudat. Au vrut să obțină gol, absența a ceva, dar ceea ce au primit a fost un fel de tremur indestructibil. Motivată de faptul că trăiește în conformitate cu legile ei cuantice și Newton nu este decretul ei, natura și-a ascuns energia (h)w /2 în mânecă și, prin urmare, pălăria ei „oscilator” nu este deloc goală. Ceva acolo fluctuează tot timpul, se schimbă, trăiește, deși noi, publicul, nu îl vedem. Faptul este că, conform acelorași reguli mecanice cuantice ale jocului, putem „vedea”, adică. observați numai valoarea medie a oricărei cantități. Pentru jitter-ul pe care l-am descoperit sau, cum se numește altfel, oscilație zero, valorile medii atât ale impulsului, cât și ale coordonatelor sunt egale cu zero. Un pas la dreapta, un pas la stânga și, ca urmare, rămâi la mijloc. În general, nimic nu este vizibil, dar ceva se mișcă acolo.

Din moment ce natura s-a împiedicat și a înșelat cândva, nu poți avea încredere în ea. Așa că i-am permis să se joace cu câmpul electromagnetic și apoi am încercat să-i luăm această jucărie, adică. dorea să obțină o stare cu energie minimă. Ei bine, probabil a ascuns ceva și aici! Singura întrebare este cât? Se pare că răspunsul este conținut în problema pe care am rezolvat-o deja despre o minge pe un arc.

Știm de la școală că, dacă un sistem efectuează oscilații armonice, atunci energia lui are exact forma pe care am scris-o mai sus pentru energia mingii. Trebuie doar să rețineți că „coordonată” este acum o variabilă care descrie abaterea de la poziția de echilibru. De exemplu, pentru un pendul matematic, în loc de X trebuie să punem în expresia noastră unghiul de abatere de la verticala q și în loc de viteză - D q / D t. În schimb, pentru un circuit oscilator X trebuie să înlocuiți o taxă Q, iar în loc de viteză - curent j. Desigur, în funcție de situație, semnificația constantelor se va schimba. k, m.

În cazul unui câmp electromagnetic, se poate raționa diferit: un analog al energiei unei mingi este energia unei unde electromagnetice


e 0 E 2 2
+ B 2 2m 0
.

În problema mingii, dacă impulsul este mai mare, atunci coordonatele sunt mai mici și ele oscilează cu o schimbare. Același lucru se întâmplă într-o undă electromagnetică: mai multă componentă magnetică - mai puțin electrică, și astfel se curg una în alta. Aceasta este foarte asemănătoare cu o minge pe un arc și ar fi posibil să o faceți imediat XȘi p scrie EȘi B. Frecvența w a unor astfel de oscilații este legată de lungimea de undă electromagnetică l prin relația binecunoscută


w =2p c l
.

Se pare că nu există astfel de oscilatori elementari în natură, deoarece lungimile de undă permise să existe nu sunt limitate în niciun fel. Ele pot avea o lungime de un kilometru (unde radio) sau pot fi mult mai lungi. În decor sunt și foarte scurte, de ordinul distanței interstițiale în rețeaua cristalină (razele X), și sunt și altele mult, mult mai scurte. Din fiecare undă electromagnetică, de ex. din fiecare oscilator cu frecvența sa de oscilație w, natura, așa cum am văzut deja, a ascuns energia (h)w /2. În același timp, a acumulat mult. Energia totală rămasă după „curățare”, când câmpurile observabile și tangibile par să fi dispărut, este exprimată prin suma


E 0 = e
(h)w(l)/2,

În plus, însumarea trebuie efectuată pe toate lungimile de undă. Poți fi sigur că această sumă este egală cu infinitul!

Aceasta este o rezervă de energie! În comparație cu aceasta este un fel de fleac, egal cu energia stocată în petrol în Marea Caspică sau Emiratele Arabe. Iar energia nucleară și termonucleară nu pot concura cu această rezervă. Infinitul este infinit. Dacă crezi că asta este tot, atunci te înșeli profund. Din punct de vedere cuantic, orice particulă este, de asemenea, o undă. Dacă da, atunci fiecare particulă este asociată cu propriul câmp, cu propriile vibrații, iar din fiecare se poate ascunde și energie egală cu (h)w /2. Aceasta nu mai este o pălărie, ci un fel de cazan gigantic în care fiecare particule elementară fierbe, tremură, apare și dispare din nou (chiar și cele despre care încă nu știm nimic), iar aici discutam doar despre fotoni. În principiu, aceste particule pot fi chiar scoase din acest cazan la lumina zilei și făcute „reale”, adică. observabil.



Inexistența lor în vid poate fi perturbată folosind metoda progresivă a lui Balda de a antrena diavolii din lac să fie înțelepți. Trebuie doar să dai acestei pălării o fisură bună (sună științific - pentru a oferi sistemului o cantitate suficientă de energie) și particulele vor cădea, ca dintr-o corn abundență. Pentru a explica efectul Casimir, trebuie să facem ultimul pas, foarte mic. Trebuie doar să vă amintiți ce este un rezonator. În general, acesta este același dispozitiv care nu răspunde la toate undele, ci doar la cele cu o lungime de undă de dimensiunea potrivită, dorită. Prin introducerea plăcilor metalice în vid, natura a creat un rezonator. Acum s-a agitat vidul (din nou efectul Balda!). Acele oscilații zero ale undelor electromagnetice, în care un număr întreg de semi-unde nu se încadrează în golul dintre plăci, s-au simțit foarte incomod. Motivul este că, după cum știți din cursul de fizică din școală, câmpul electromagnetic nu pătrunde în metal. În consecință, undele al căror nod nu lovește placa sunt expulzate de acolo. Acum energia vidului s-a schimbat. Doar acele jumătăți pentru care l = A/n, Unde n- întreg arbitrar, A- distanta dintre placi.

Deci, energia totală a vidului cu plăcile este acum egală cu


Desigur, dintr-un punct de vedere obișnuit, scăderea infinitului din infinit este o sarcină complet absurdă. Cu toate acestea, ceea ce fizicienii au devenit pricepuți este capacitatea de a efectua operații aritmetice cu infinitate. Pentru un fizician teoretician, chiar și un începător, scăderea infinitului din infinit și, în același timp, obținerea unui număr finit (observabil și verificabil experimental) este o simplă simplă. Răspunsul la problema noastră are forma


D E(A) = - p(h) c 24A
.

Metoda de a obține acest rezultat, deși similară cu trucurile magice, este surprinzător de simplă. Pentru a da sens manipulării formale a infinitatelor, sumele trebuie mai întâi să fie finite. Să presupunem că nu există unde foarte scurte, de exemplu. în suma peste l ne vom limita doar la l > l 0 . În consecință, în total n va trebui să mă limitez n < A/l 0 . Acum să calculăm diferența. Va deveni funcția de tăiere l 0 . Dacă luăm valori din ce în ce mai mici ale lui l 0 și trasăm această funcție, se dovedește că ea tinde către o limită finită ca l 0 ® 0. Această procedură, numită renormalizare sau regularizare, duce la rezultatul menționat mai sus.

Rezultatul obținut este rezultatul electrodinamicii „unidimensionale”. Undele noastre s-au putut propaga doar într-o singură direcție - perpendicular pe plăci. De fapt, deși plăcile sunt plate, problema este tridimensională. Undele electromagnetice (chiar și sub formă de oscilații în punctul zero) se pot propaga în trei direcții. Acest lucru nu schimbă esența problemei; este nevoie doar de o ușoară modificare a calculelor noastre.

Răspunsul final pentru o problemă 3D arată astfel:


D E(A) = - p2(h) c 720A 3
S,

Unde S- zona placa.

Ce să faci acum cu această expresie? Ei bine, în primul rând, este evident că atunci când plăcile se apropie unul de celălalt (în scădere A), D E scade (semnul minus!). În consecință, cu cât plăcile sunt mai apropiate, cu atât mai favorabile din punct de vedere energetic. Amintiți-vă de clasa a IX-a: energia potențială U piatră într-un câmp gravitațional la înălțime X egal cu mgx. Coborâți piatra și energia ei va scădea. Dar știi că Pământul atrage pietrele! În consecință, o scădere a energiei potențiale pe măsură ce corpurile se apropie unul de celălalt indică atracția lor reciprocă. Cum poate fi extrasă această forță din energie? Da, foarte simplu. Pentru problema noastră „piatră”, haideți să facem diferența


Semnul minus a apărut datorită faptului că forța este o mărime vectorială, iar conform acestei reguli găsim proiecția forței pe axa absciselor. În problema „piatră”, folosind această formulă am obține - mg, adică așa cum ar trebui să fie - forța este îndreptată în jos, spre Pământ.

Folosind această procedură, este ușor de găsit forța cu care plăcile sunt atrase:


F = - d(D E(A)) d A
= - p2(h) cS 240A 4
.

O astfel de atracție a fost într-adevăr descoperită experimental. Cei care știu să facă trucuri sunt experimentatori! Au reușit să-și elibereze stadiul de toate interacțiunile și să simtă efectele asociate cu vidul absolut, care în sine pare un miracol. Pentru S= 1 cm2, A= 0,5 µm, forța de atracție a fost 2·10 - 6 N, ceea ce este în acord cu formula teoretică dată.

Vă rugăm să rețineți: expresia pentru forță nu include deloc constanta de interacțiune electromagnetică (nu există nr e- sarcina electronului), și asta în ciuda faptului că am vorbit despre metal și câmpul electromagnetic care interacționează cu acesta. Acest fapt ne permite să privim efectul Casimir ca un efect al polarizării în vid din cauza condițiilor la limită (plăci). Există aici o analogie completă cu polarizarea unui dielectric într-un câmp electric extern. Se poate descrie chiar acest fenomen prin introducerea constantei dielectrice a vidului e. Doar nu-l confundați cu e 0, care este introdus în toate legile electrice din sistemul SI și care a apărut doar din cauza confuziei noastre în definirea unității de sarcină. Vidul nostru e este o caracteristică fizică reală care descrie răspunsul unui vid la influențele externe.



Acum am ajuns la final. După cum ar fi de așteptat, natura este același magician și înșelător. Am fost din nou convinși de corectitudinea înțelepciunii lumești, că dacă nu există nimic, atunci nu există nimic. Sarcina noastră, însă, nu a fost să prindem natura de mână, ci să ne dăm seama cum funcționează totul. Ca întotdeauna, atunci când studiem fenomenele naturale, se pune întrebarea: este posibil să beneficiezi de aceste cunoștințe? Este posibil să folosești asta cumva? La urma urmei, energia, indiferent unde este stocată, este energie și pur și simplu trebuie să lucreze. Dacă am învățat să extragem energia stocată nu numai în petrol, ci și în nucleul atomic, atunci de ce să nu încercăm să o extragem din puțuri de vid fără fund. Într-adevăr, se fac astfel de experimente. Desigur, înțelegeți că în acest caz nu vorbim despre crearea unor dispozitive practice precum aragazul sau reactorul, ci despre explorarea posibilității fundamentale de utilizare a acestei energii.


În loc de o concluzie

Oricine crede că proprietățile vidului sunt limitate la efecte similare celor descrise se înșeală profund. Vidul infinit și omniprezent interferează constant cu fenomenele atât în ​​microcosmos, cât și în treburile Universului. În microcosmos, particulele observate sunt pur și simplu forțate să trăiască în acest cazan fierbinte cu oscilații zero. Am discutat deja despre faptul că, în principiu, în acest neant vid se pot găsi toate particulele elementare și în cantități nelimitate. Dacă o anumită particulă are o antiparticulă (un electron are un pozitron), atunci viața lor în vid se desfășoară împreună. Oscilațiile zero pentru ei constau în faptul că apare o pereche particule-antiparticule, iar apoi particula și antiparticulă se distrug reciproc - se anihilează. Deci, se pare că ele par să existe, dar nu par să existe. Particulele aflate în această stare sunt numite virtuale.

Acum imaginați-vă: particula noastră reală observabilă zboară (să fie un electron), iar în apropiere - gâfâit-gârâit - perechile virtuale fie vor apărea, fie se vor prăbuși. Se întâmplă adesea ca natura să confunde particulele virtuale cu cele reale - la urma urmei, particulele sunt toate identice și un electron nu poate fi distins de altul. Așadar, o pereche virtuală a apărut lângă electronul tău, dar antiparticula și-a confundat partenerul virtual și a anihilat cu particula reală. Înțelegi că electronul virtual nu are de ales decât să preia rolul unei particule reale. Drept urmare, ceva de neimaginat se întâmplă în fața ochilor noștri: într-un loc era o particulă reală și brusc a ajuns în altul. Un fel de teleportare. Acest „jitter” al orbitei electronilor dintr-un atom a fost prezis teoretic și verificat experimental (deplasarea Lamb). De ce vorbim despre diverse fleacuri atomice, când energia infinită stocată în vid îi permite să concureze cu numerele cosmologice. Este destul de probabil, și au fost exprimate astfel de ipoteze, că vidul a fost cel care a determinat și determină evoluția Universului. Numai utilizarea vidului, cu proprietățile sale neobișnuite, poate aparent reduce găurile negre și le poate împiedica să se micșoreze la un punct matematic non-fizic. Deci, există multă muncă de făcut în vid și, prin urmare, (citând Ya.B. Zeldovich) se poate argumenta că „nu există nicio amenințare cu șomajul pentru teoreticienii care se ocupă de probleme astronomice”.


Informatie biografica:

Cazimir Hendrik- Fizician olandez, membru al Academiei de Științe din Țările de Jos (1964), președinte al Academiei de Științe (1973).

A lucrat pentru Bohr la Copenhaga și la Zurich pentru Pauli. Lucrează în domeniul mecanicii cuantice, fizicii nucleare, fizica temperaturii joase, supraconductivitate, termodinamică, magnetism, matematică aplicată.

În 1934, împreună cu K. Gorter, a dezvoltat teoria fenomenologică a supraconductivității (modelul Casimir-Gorter). În 1936, el a construit o teorie cuantică a interacțiunii nucleului cu câmpurile electrice și magnetice din atomi și molecule. În 1942 a dezvoltat o teorie detaliată a interacțiunilor octupolului magnetic. Împreună cu Du Pré, a introdus conceptul de temperatură de spin în 1938, separând gradele de libertate de spin într-un subsistem termodinamic separat.


Literatură

1. V.V. Mostepanenko, N.N. Trunov. Efectul Casimir și aplicațiile sale. Moscova, Energoizdat, 1990.

3. S. Hawking. De la Big Bang la găurile negre: o scurtă istorie a timpului. M., Mir, 1990.

În 1948, G. Casimir a prezis teoretic efectul, care ulterior a fost numit după el. Efectul este că fiecare dintre cele două plăci conductoare plate, paralele, plasate una față de cealaltă într-un vid, normal cu ele, este supusă unor forțe de origine negravitațională, tinzând să le apropie (Figura 1).

Fig.1. Efectul clasic Casimir.

Explicația modernă pentru apariția acestor forțe este că ele sunt cauzate de diferența de presiune a fotonilor virtuali pe plăci din exterior și din interior. Conform legilor mecanicii cuantice, fotonii pot exista doar între plăci cu lungimi de undă care se potrivesc de mai multe ori în golul dintre plăci. Astfel, cea mai mare parte a fotonilor virtuali prezenți în spațiul liber și având lungimi de undă arbitrare este „mâncată” în gol. Ca urmare, presiunea asupra plăcilor din exterior depășește semnificativ presiunea din interior, ceea ce provoacă apariția forței Casimir.

2. Forța Casimir pentru 2 suprafețe conductoare plane, per unitate de suprafață, este egală cu:

, (1)

unde „-” înseamnă că există o atracție a plăcilor una față de cealaltă,este constanta lui Planck, c este viteza luminii și d este distanța dintre plăci.

Numeric F c [din]= 1,3*10 -18 * S/d 4 , unde S și d sunt măsurate în [cm]. De exemplu, pentru farfurii cu o suprafață de 1 cm 2 și d= 10 nm, forța va fi de aproximativ 10 6 din, i.e. presiunea pe plăci va fi cam atmosferică!

Mărimea forței Casimir a fost confirmată în experimente din 1958 și coincide cu valoarea teoretică pentru o gamă largă de geometrii: plăci plate, o placă și o sferă, doi cilindri, nanostructuri etc. (vezi, de exemplu, numerele 7). -15 în lista de referințe și numerele 13-21 în lista de referințe la).

Astăzi, acuratețea experimentelor a fost adusă la un procent din valorile teoretice, ceea ce confirmă indiscutabil existența forței Casimir ca fenomen fizic, precum și corectitudinea calculării valorii acesteia.

3. Pentru a studia proprietățile forței Casimir, în special, geometria „sferă + plan” este utilizată în mod activ (Fig. 2), , , .


Fig.2. Geometrie „sferă + plan”

Valoarea teoretică a forței Casimir pentru o sferă și un plan (pentru cazul d<< R) даётся выражением .:

*R (2).

Această formulă poate fi obţinut din (1) cu cele mai generale şi naturale aproximări, cunoscute sub numele de PFA (Proximity Force Approximation) sau PAA (Pairwise Additive Approximation), o metodă de calcul a , .

Folosind metoda standard de integrare peste o sferă, un element infinitezimal al suprafeței sale, îl înlocuim cu un infinitezimal, care datorită dimensiunii sale este considerat un tetragon plat, cu o normală îndreptată de-a lungul razei la un unghila axa Z. Întreaga sferă este considerată ca un corp format dintr-un număr infinit de astfel de 4-goni infinitezimali. Din motive naturale, este considerată doar emisfera inferioară a sferei „C”, adică. interval de unghi:= și = , în raport cu axa Z, care este normală cu planul XY.

Astfel, coincidența rezultatelor unui număr de experimente cu calcule efectuate conform (2) dovedește aplicabilitatea fundamentală a expresiei (1) pentru calcularea forțelor Casimir în geometrii arbitrare.

5. Acum să ne punem întrebarea despre direcția forțelor Casimir în geometria plăcilor plate, dar nu paralele.

După cum sa menționat mai sus, expresia (1) funcționează în cazul geometriei și curburii arbitrare, prin urmare, funcționează și în cazul cel mai simplu: în cazul planurilor situate la un unghi arbitrar unul față de celălalt.

Să aranjam plăcile astfel: pe una dintre laturile cu același nume le vom aduce în contact, iar părțile opuse vor fi depărtate (Fig. 4). Avem designul „colțului”. Acest design seamănă cu litera „V” în plan și are o lungime arbitrară „în adâncimea” designului.


Fig.4. Design de colț

Forța Casimir este rezultatul impactului fotonilor virtuali asupra site-uluidS. Cu un impact absolut elastic (care este reflexia unui foton), doar componenta normală a impulsului se modificăP foton , iar componenta tangenţială rămâne neschimbată. Astfel, vectorul a transmis site-uluidS impuls P Cu îndreptată normal la suprafaţă. De asemenea, remarcăm faptul că direcția mișcării fotonului: de sus în jos sau de jos în sus nu afectează direcția impulsuluiP c (Fig. 5).


Fig.5. Impulsul este transmis întotdeauna într-o singură direcție, indiferent de direcția de mișcare a fotonilor: de jos în sus, sau de sus în jos.

Luând în considerare toate faptele luate în considerare și concluziile din acestea, ajungem la concluzia că pentru fiecare plan care formează o structură „V” dată, un „colț”:

1. Forța Casimir acționează - complet analog cu modul în care acționează asupra oricărui element al sferei, nu paralel cu planul XY.

2. Din motivele expuse mai sus, forța acționează pe fiecare plan normal cu acesta și este direcționată în interiorul „colțului”.

După ce a efectuat dezintegrarea forțelor lui CasimirF c (acționând asupra fiecărei plăci) asupra componentelor F x și F z, vedem că:

Componentele X ale forțelor aplicate plăcilor unghiulare sunt egale și îndreptate una spre cealaltă. Astfel, ei sunt forța pură a lui Casimir și se străduiesc să apropie farfuriile.

Componentele Z ale forțelor sunt SUMATE, ceea ce duce la apariția unei forțe necompensate de-a lungul axei z (Fig. 6).

Fig.6. Descompunerea forței Casimir în componente (pentru suprafața stângă)

Astfel, am ajuns la concluzia că „colțul” de-a lungul axei z este supus unei forțe constante create de presiunea asupra acestei macrostructuri de particule virtuale (în acest caz, fotoni) și această forță este direcționată din partea de sus a „colțul” soluției sale.

6. Deoarece noile efecte ar trebui evaluate din punctul de vedere al conformării lor cu legile de conservare; trebuie remarcat imediat și definitiv că existența unei forțe de tracțiune nu încalcă aceste legi.

Cert este că avem în vedere un sistem absolut DESCHIS, pentru care „colțul” este doar una dintre părțile sale și, în sine, nu creează nicio forță.

Aspect F tracţiune se datorează interacțiunii colțului cu fotonii virtuali, adică. cu vidul de fotoni ai Universului, care (fotonii virtuali) există întotdeauna în spațiu și nu pot fi complet ecranați în principiu.

Pentru a elimina dificultățile de înțelegere a esenței rezultatului obținut, este suficient să subliniem analogia aproape completă în principiul funcționării structurii descrise și a unei vele convenționale. Ambele aceste structuri sunt doar obstacole, special concepute și plasate în spațiu unde există mișcarea elementelor materiale exterioare acestora.

Aceste elemente exterioare au energie și impuls, care sunt determinate de procese, legi și interacțiuni globale, care sunt complet independente în raport cu un fenomen atât de special, cum ar fi plasarea unui colț sau a unei pânze într-un punct dat în spațiu-timp.

Astfel, forța rezultată aplicată unui obstacol (vela sau unghi) este o consecință a presiunii elementelor exterioare asupra obstacolului și nu încalcă nicio lege de conservare.

Deci, colțul este o structură care transformă mișcarea fotonilor virtuali în mișcare controlată de vector și de împingere a unui macrocorp, de exemplu. controlat de propulsie.

7. Calculând forța de tracțiune a „colțului” folosind (1), în aproximarea PFA (punctul 3), obținem:

) (3)

unde b este „lungimea” colțului (litera V „adânc” în pagină), L min min , L max - distanta dintre laturile unghiului in functie de nivelul Z max . Cum exact aceste mărimi sunt măsurate este prezentat în Fig. 7.

Fig.7. Pentru a obține formula pentru forța de tracțiune a „colțului”

Această formulă funcționează în intervalul de unghi: 0< α <(π /4). При α= 0 se transformă în expresia (1) pentru plăci plan-paralele, iar la unghiuriα >=(π /4) Aproximarea PFA nu funcționează pentru această geometrie.

Datorită dependenței Fîmpins din ) este evident că valoarea parametrului L max , de fapt, nu joacă un rol, pentru că L max >> L min .

Astfel, pentru calcule practice și estimări, avem următoarea expresie (luândα ~0):

Impingerea F [din] ~ 217 * b / (L min ) 3 , unde b este măsuratîn [cm] și L min în [nm].

Valoarea L min limitat de jos de nivelul „limită”, care este determinat tehnologic:

Precizia fabricării plăcilor (rugozitatea lor, gradul de planeitate), precum și

Lungimea de undă MINIMA a fotonilor care poate fi reflectată eficient de substanța din care este făcut colțul.

O atenție deosebită trebuie acordată faptului că, din cauza dependenței F impins de la ( ), forța de tracțiune este EXTREM de sensibilă la cea mai mică modificare a L min.

Modificarea (3) alți parametri tehnologici, și anume:

Creșterea reflectivității suprafețelor și/sau extinderea gamei de eficiență a reflectorului la frecvențe înalte și

Creșterea lungimii totale a „colțului” (parametrul „b” - lungimea literei V „adânc în pagină”),

va cresteFîmpins liniar.

8. Pentru a înțelege unde ne aflăm (tehnologic) în acest moment, se poate observa că tehnologiile microelectronice moderne avansate, dar nu unice, cu modificările corespunzătoare, vor putea, cel mai probabil, să creeze panouri de propulsie de un metru pe metru și de grosime nesemnificativă, a căror tracțiune va fi unități - zeci de dine, ceea ce face posibilă utilizarea lor ca propulsoare de tracțiune joasă pentru structuri spațiale.

Panoul (în plan) va arăta cel mai probabil ca un ansamblu de colțuri: „VVV...VVV”, iar motorul în sine va arăta ca un set de astfel de panouri montate pe suspensii independente controlate (Fig. 8).

Fig.8. Design panou din „colțuri”

Rețineți că pentru controlul complet al vectorului și împingerii dispozitivului creat vor fi suficiente două panouri identice (Fig. 9).

Fig.9. Principiul controlului unei structuri bazate pe panouri cu „colțuri”: a – fără mișcare, b – mișcare în orice direcție

Pentru a estima forța de tracțiune a colțului, folosim următoarele valori:

Material: aluminiu (Al), densitatea ρ = 2,69 [g/cm 3 ],

Unghiul de jumătate de deschidere,α - minim, unități de grade unghiulare,

Deschidere maximă de colț, L max >> L min ,

Lungimea laturii colțului (lungimea unuia dintre segmentele care formează litera V), L>~ 100 [µm],

Colțul umple întreaga suprafață posibilă a panoului măsoară 1[m] x 1[m] (Fig. 8) astfel încât distanța dintre aceleași elemente ale colțurilor paralele să fie de 200 [μm]. Astfel, lungimea sa totală este b= 500.000 [cm] (5 km),

Lungimea de undă minimă a fotonilor reflectate efectiv de suprafața colțului (Al), λ min = 200 [nm] și, astfel L min = 200 [nm],

reflectanța suprafeței (Al) la lungimea de undă λ min = 200 [nm]: R= 0,8,

Ca rezultat, obținem Fîmpingere ~ 10 [din].

Scăderea Lmin până la 50 [nm] (la o valoare de R~ 0,2) va asigura forța de tracțiune Fîmpingere ~ 170 [din].

Dacă L min se va putea aduce la 10 [nm], având în același timp un coeficient de reflexie normal R~ 0,1, aceasta va face posibilă obținerea Fîmpingere ~ 11.000 [din].

Evaluând accelerația unui panou descărcat, avem următoarele valori (cu o masă panoului de ~ 700g, dimensiuni 1 m * 1 m * 0,5 mm, coeficient de golire = 0,5, material -Al):

Lmin = 200 [nm]: accelerație a= 0,016 [cm/s 2 ],

Lmin = 50 [nm]: accelerație a = 0,24 [cm/s 2 ],

Lmin = 10 [nm]: accelerație a= 16 [cm/s 2]= 0,016 [g].

9. Confirmarea calitativă a efectului în cauzăîn experiment,poate fi obținută destul de simplu și rapid ca urmare a măsurării împingerii unui „colț” fixat în diferite orientări pe o balanță de torsiune.

10 . Efectul Casimir este un rezultat macroscopic al existenței fotonilor virtuali. Toate celelalte particule virtuale, atât de masă, cât și fără masă, au același statut de existență.

În acest sens, este de un interes semnificativ să se studieze experimental analogi ai efectului Casimir pentru alte câmpuri și particule. Deosebit de interesantă este evaluarea posibilității de obținere a forței de tracțiune și a valorii ei realizabile din punct de vedere tehnologic.