8/2/11

Μετρήθηκε για πρώτη φορά η θερμική δύναμη Casimir

Η θερμική δύναμη Casimir - η ελκτική δύναμη που αισθάνονται δύο αντικείμενα εξαιτίας των θερμικών διακυμάνσεων του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου - μετρήθηκε για πρώτη φορά από επιστήμονες στις ΗΠΑ. Η ελάχιστη αυτή ελκτική δύναμη ανιχνεύθηκε ανάμεσα σε δύο επιφάνειες χρυσού που απείχαν μεταξύ τους 3 μm (3 εκατομμυριοστά του μέτρου).

Η δύναμη Casimir πήρε το όνομά της από τον Ολλανδό φυσικό Hendrik Casimir, ο οποίος το 1948 απέδειξε ότι δύο αφόρτιστες  αγώγιμες μεταλλικές πλάκες που τοποθετούνται παράλληλα στο κενό, έλκονται μεταξύ τους. Η δύναμη αυτή προκύπτει από το γεγονός ότι η ενέργεια του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στο κενό δεν είναι μηδέν, αλλά συνεχώς μεταβάλλεται γύρω από μια ορισμένη μέση τιμή, γνωστή ως "σημείο μηδενικής ενέργειας".
Ο Casimir έδειξε ότι η πίεση της ακτινοβολίας του πεδίου στην περιοχή του χώρου έξω από τις πλάκες είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από εκείνη μεταξύ των πλακών. Το τελικό αποτέλεσμα είναι οι πλάκες να αισθάνονται μια ελκτική δύναμη. Η δύναμη αυτή ήταν εξαιρετικά μικρή και ήταν πολύ δύσκολο να μετρηθεί. Το 1997, ο Steve Lamoreaux στο πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, πραγματοποίησε την οριστική πειραματική επιβεβαίωση της θεωρίας του Casimir.
Δεδομένου ότι διακυμάνσεις μηδενικού σημείου προκύπτουν και σε θερμοκρασίες λίγο πριν το απόλυτο μηδέν, ένας αυξανόμενος αριθμός θερμικών διακυμάνσεων θα προκύπτει σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Το 1955 ο ρώσος φυσικός Evgeny Lifshitz προέβλεψε ότι αυτές οι διακυμάνσεις θα πρέπει να έχουν ένα παρόμοιο αποτέλεσμα με την πίεση ακτινοβολίας, δημιουργώντας την θερμική δύναμη Casimir.
Στο Πανεπιστήμιο Yale, ο Lamoreaux σε συνεργασία με τον Alexander Sushkov κατάφεραν να μετρήσουν την  θερμική δύναμη Casimir για πρώτη φορά. Αντί για δύο παράλληλες πλάκες, η ομάδα τους χρησιμοποίησε μια επίχρυση πλάκα και μια σφαίρα. Αυτή η διάταξη είναι προτιμότερη για τη μέτρηση της δύναμης Casimir επειδή η ευθυγράμμιση σφαίρας και πλάκας είναι πολύ πιο εύκολη από την ευθυγράμμιση δύο παράλληλων πλακών.
Περισσότερες λεπτομέρειες περιέχονται στα παρακάτω άρθρα
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys1909.html
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1011/1011.5219v1.pdf
physicsworld.com

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...