Эксперимент, подтверждающий динамический эффект казимира, был впервые предложен в фиане

      Комментарии к записи Эксперимент, подтверждающий динамический эффект казимира, был впервые предложен в фиане отключены

Эксперимент, подтверждающий динамический эффект казимира, был впервые предложен в фиане

В мае несколько физиков из Технологического университета Чалмерса в Гётеборге (Швеция) представила экспериментальные эти, каковые смогут быть трактованы как первая демонстрация так именуемого динамического результата Казимира – рождение микроволновых фотонов из вакуума. В качестве главного элемента экспериментальной схемы был использован сверхпроводящий квантовый интерферометр (СКВИД), идею применения которого для этого опыта в первый раз внесли предложение в ФИАНе.

Как предвещает квантовая теория, вакуум – вовсе не пустота, а пространство, содержащее множество «виртуальных» (другими словами появляющихся и практически сразу же исчезающих) частиц.

Эффект Казимира – одно из настоящих тому подтверждений. Сущность результата содержится в том, что близко расположенные незаряженные проводящие зеркала (пластины с ровной поверхностью) притягиваются друг к другу.

Это является следствием квантовых флуктуаций в вакууме, а вдруг правильнее, то благодаря тому, что пространство между пластинами ограничено, и виртуальных частиц, например, фотонов, между ними рождается меньше, чем вне этого промежутка, из этого – давление на пластины извне и «притяжение» их друг к другу. Но это относится статического результата Казимира.

Кроме него имеется еще и динамический либо, как назвали его в 1989 году сотрудники ФИАН, В.И. Манько, А.Б. Климов и В.В. Додонов, нестационарный эффект Казимира.

Он проявится в том случае, в то время, когда один либо любой из проводников будет двигаться со скоростью, близкой к световой.

«Речь заходит о рождении энергии как бы из ничего». Представим, что у нас имеется безлюдная консервная банка, в которой ничего нет, вакуум, все находится при нулевой температуре. А позже мы берем, приставляем с двух сторон два диска и начинаем их перемещать с большой скоростью. В помой-му ничего нет, никаких зарядов, но внезапно наружу начинает пробиваться свет.

Это чисто квантовый эффект: в случае если исходя из статического результата Казимира, пластинки притягиваются, а мы их напротив разводим, то значит, делаем работу против силы притяжения. И эта работа идет именно на то, дабы из вакуума, что тут имеется, создать электромагнитное излучение, – говорит основной научный сотрудник ФИАН, врач физико-математических наук, доктор наук Владимир Манько.

По большому счету говоря, сам Казимир, в первый раз вычисливший силу сотрудничества между двумя неподвижными идеально проводящими пластинками, о том, дабы эти пластинки двигать, ни при каких обстоятельствах не думал. Первой работой на эту тему стала статья Г.Т. Мура 1970 года. Мур продемонстрировал, что число рожденных фотонов пропорционально квадрату отношения скорости стены к скорости света. Но макроскопических, пускай и весьма мелких, зеркал, движущихся с околосветными скоростями, еще никто не создал.

В работе 1989 года сотрудники ФИАН, забрав за базу работу Мура и исправив в ней кое-какие неточности (либо опечатки), просчитали поправки к простой силе Казимира, появляющиеся из-за перемещения стенок. Сами эти поправки мелки, но их возможно усилить, применяя подходящие резонансные условия.

«Дальше отечественная деятельность была направлена, в основном, на вычисление числа фотонов, рождающихся при периодического перемещения стенок. Это выяснилось непростой математической задачей, потому, что простое приближенное ответ, отысканное Муром, полностью неприменимо к случаю резонанса. Но нам эту задачу решить удалось, и удалось раньше вторых, чем мы до сих пор гордимся.

Мы продемонстрировали, что в случае если вынудить стенку выполнять строго периодические колебания с частотой, в два раза больше резонансной частоты самой полости, то из начального вакуумного состояния может рождаться довольно много фотонов. Позднее эти результаты были обоснованы в работах нескольких вторых групп», – комментирует сотрудник ФИАН, доктор наук Университета физики в Университете Бразилии, кандидат физико-математических наук Виктор Додонов.

Физический механизм решения по поводу несложен: при каждом колебании количество рожденных фотонов мало, но повторяя эти колебания неоднократно и поддерживая условия конструктивной интерференции между каждыми новыми порциями «фотонов», возможно расширить их число во большое количество раз.

«Основное в динамическом эффекте Казимира, – продолжает Виктор Додонов, – это стремительное и резонансное изменение параметров квантовой совокупности, которое ведет к стремительному трансформации собственных частот поля, заключенного в какую-то полость. А это уже, в соответствии с законами квантовой механики, приведет к возбуждению первоначально вакуумного состояния и рождению фотонов». Тут вся загвоздка в слове «скоро».

самый чувствительный объект, у которого возможно скоро и очень сильно изменять параметры, – это так называемый Джозефсоновский контакт, другими словами контакт между двумя сверхпроводниками, поделёнными слоем диэлектрика, либо основанный на нем сверхпроводящий квантовый интерферометр – СКВИД, что мы внесли предложение.

Схема экспериментаторов из Швеции, каковые в первый раз показали динамический эффект Казимира, кроме этого основана на СКВИДах с быстроменяющимися параметрами; но они не применяют закрытый резонатор, а измеряют поле на выходе из волновода, на закрытом финише которого помещен СКВИД. Это ведет к трансформации во времени граничных условий – изменяется фаза коэффициента отражения волн от закрытого финиша волновода, что кроме этого ведет к рождению микроволновых фотонов.

Но никакой движущейся стены тут нет, нет и полной имитации ее присутствия – фаза коэффициента отражения волн не всегда получается такой же, как при перемещения стены. И, в конечном итоге, все сводится к вопросу – нужно ли для динамического результата Казимира наличие движущейся стены либо хватает изменения каких-то макроскопических параметров? Участники недавнего семинара International Workshop on Dynamical Casimir Effect, что прошел с 6 по 8 июня в итальянской Падуе, к единому точке зрения на данный счет не пришли.

Тем временем вторая группа исследователей, преимущественно из Университета физики им. Галилео Галилея Университета Падуи (Италия), в состав которой входит и сотрудник ФИАН Виктор Додонов, готовит собственный опыт по демонстрации динамического результата Казимира. Его сущность основана на определении границы с «точки зрения» электромагнитного поля. С данной позиции совершенная граница – это поверхность с большой концентрацией электронов, где поле должно обратиться в нуль.

Переместить стенку – свидетельствует переместить поверхностный слой электронов на новое место. Но переместить настоящую, скажем, железную, стенку очень энергозатратно. Вместо этого предлагается забрать пластинку из полупроводника при низкой температуре, другими словами в то время, когда в нем фактически отсутствуют свободные носители заряда, и прикрепить ее к стенке.

Электромагнитное поле с низкими частотами наличие данной пленки не «увидит», но в случае если осветить пластинку лазером с таковой длиной волны излучения, дабы световые фотоны, поглощаясь в полупроводнике, имели возможность родить пары дырок и электронов, то для поля это будет означать перемещение стены. запуск процесса и «Выключение» лазера рекомбинации появившихся частиц обозначит возвращение стены в исходное положение. В случае если данный опыт удастся, то сомнений в констатации результата появиться не должно.

Эффект Казимира (притягивание друг к другу двух зеркал)


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: