Казимир эффекты

Казимир эффекты — вакуумдагы квант флуктуацияләре тәэсирендә корылмаган үткәрүче җисемнәрнең үзара тартымы. Гадәттә якын арада урнашкан ике параллель корылмаган көзге өслеге хакында сүз бара, ләкин Казимир эффекты катлаулырак геометриядә дә бар.

Казимир көче. Өслекләр арасындагы виртуаль фотоннар саны торгын дулкыннар саны белән чикләнә, ә тышкы виртуаль фотоннар саны чикләнмәгән, шуңа күрә тышкы фотонннар һәм эчендәге фотоннарның басымнары аермасы Казимир көченә китерә

Суда торгын дулкыннар - Казимир эффектының аналогы

Казимир эффектының төп сәбәбе - виртуаль кисәкчекләр туу һәм юкка чыгу аркасында физик вакуумның тирбәнешләре.

Эффект 1948 елда һоланд физигы Һендрик Казимир (Hendrik Casimir, 1909—2000) тарафыннан тасвирланган, соңрак тәҗрибәдә ачылган.

Аңлатма

Кырның квант теориясе буенча физик вакуум абсолют буш түгел, анда һәрвакыт виртуаль кисәкчекләр-антикисәкчекләр парлары хасил була һәм юкка чыга - әлеге кисәкчекләр белән бәйле кырларның тирбәнешләре (флуктуацияләре) даими бара. Мәсәлән фотоннар белән бәйле электромагнит кырының тирбәнешләре бара.

Вакуумда электромагнит спектрының бар дулкыннар озынлыкларына туры килүче виртуаль фотоннар туа һәм юкка чыга. Ләкин ике якын урнашкан көзге өслеге арасында хәл үзгәрә. Тик билгеләнгән резонанс озынлыкларында (өслек арасында бөтен яки ярым бөтен тапкыр сыя) электромагнит дулкыннары көчәя, ә кала озынлыкларында (шактый күбрәк) электромагнит дулкыннары бастырыла (ягъни туры килүче виртуаль фотоннар хасил булмый). Өслекләр арасындагы виртуаль фотоннар саны торгын дулкыннар саны белән чикләнә, ә тышкы виртуаль фотоннар саны чикләнмәгән, шуңа күрә тышкы фотонннар һәм эчке фотоннар басымнары аермасы Казимир көченә китерә.

Ике өслек арасында тик торгын дулкыннар булырга мөмкин (аларның алплитудасы үткәрүче өслектә нульгә тигез) . Нәтиҗәдә виртуаль фотоннарның ике өслеккә эчтән басымы ким була, чөнки тышкы виртуаль фотоннар хасил булу чикләнмәгән.

Ике өслек якынрак булган саен, арасындагы резонанста булган дулкын озынлыклары кимерәк булып чыга, ягъни күберәк виртуаль ккисәкчекләр бастырыла, шунлыктан ике өслек арасында тартым көче арта бара. Әлеге вакуум халәте Казимир вакуумы дип атала.

Бу күренешне "тискәре басым" буларак тасвирлап була: вакуумда гади кисәкчекләр юк инде һәм виртуаль кисәкчекләр "суыртып алынган". Әлеге күреенеш белән бәхәсле Шарнһорст эффекты бәйләнгән.

Тасвир

Вакуумдагы ике параллель идеаль көзге өслегенең мәйдан берәмлегенә тәэсир итүче тартым көче $F_{c}/A$ болай тасвирлана:

${F_{c} \over A}={\hbar c\pi ^{2} \over 240d^{4}}$,

биредә

$\hbar$ — Планк даимие

$c$ — вакуумдагы яктылык тизлеге

$d$ — ике өслек арасындагы ераклык

Катлаулы геометриядә (сфера һәм яссылык һ.б.) Казимир көче тартым да, этәрү дә көче була ала. Әлеге күренеш электромагнит тәбигатенә ия.

Казимир динамик эффекты

Өслекләрнең үзара урнашу урыны үзгәргән очракта торгын дулкыннар саны да үзгәрә, нәтиҗәдә яңа кисәкчекләр - микродулкын фотоннар чыгарыла. Ике тибрәнүче, яки тизләнүче өслекләр арасындагы күләмнән нурланыш таратыла.

Һокинг нурланышы һәм Унру эффекты

Казимир динамик эффекты белән Унру эффекты һәм Һокинг нурланышы бәйләнгән, гомуми очракта Һокинг нурланышы (кара тишек нурланышы) - Казимир динамик эффектының аерым очрагы булып тора.

Әлегә Унру эффекты һәм Һокинг нурланышы тәҗрибәдә табылмаган, ләкин Казимир динамик эффекты 2011-2012 елларда СКВИДта табылган.

Сылтамалар

• А. Ламбрехт — Эффект Казимира: сила «из ничего»
• В. Мостепаненко — Эффект Казимира 2019 елның 27 ноябрь көнендә архивланган.
• E. Л. Румянцев — Эффект Казимира или проблема вакуума
• Scientific.ru — Эффект Казимира — новые эксперименты
• Эффект Казимира на arxiv.org
• Эффект Казимира и гравитация