تأثير كازيمير

تأثير كازيمير (بالإنجليزية: Casimir effect)‏ وقوة كازيمير-بولد هي قوى فيزيائية ناتجة عن المجال المكمم "quantized field" اكتشفه الفيزيائي الهولندي هندريك كازيمير سنة 1948. مثال ذلك لوحان معدنيان غير مشحونين موضوعان في الفراغ وتفصلهما مسافة بضع ميكرومترات ولا يؤثر عليهما أي مجال كهرومغناطيسي خارجي.

قوى كازيمير على لوحين معدنيين

.

عند دراسة تأثيرالمجالات من الناحية الكلاسيكية يفترض عدم وجود أي قوى بين اللوحين يمكن قياسها (لانعدام وجود مجال خارجي). لكن من ناحية كهروديناميكا الكم فأننا نجد أن اللوحين يتأثران بقوى الفوتونات الافتراضية التي تؤسس المجال خارج اللوحين، وتغلّبها على عدد قليل من الفوتونات الافتراضية المحصورة بين اللوحين فيتجاذبان (عدد الفوتونات الافتراضية بين اللوحين يكون قليلا نظرا لشرط أن تكون الفوتونات الافتراضية ذات أطوال موجة مناسبة بالنسبة للمسافة القصيرة بين اللوحين). إذا كانت اللوحتان مسطحتان ينشأ ضغطا عليهما من الخارج على الداخل، يسمى «قوة كازيمير» وقدرها:

p_{c}={F_{c} \over A}={\frac {\pi ^{2}\hbar c}{240}}\cdot {\frac {1}{d^{4}}}

حيث:

$\pi$ : ط
c: سرعة الضوء في الفراغ
d: المسافة بين اللوحين.

حسابها

المعادلة أعلاه هي المعادلة التي قام كازيمير باستنباطها نظريا في عام 1948 للوحين متوازيين تفصلهما مسافة قصيرة جدا. فعندما تكون المسافة بين اللوحين 190 نانومتر يبلغ الضغط الواقع عليهما 1 باسكال. وعندما تقل المسافة بين اللوحين إلى 11 نانومتر يصبح الضغط على اللوحين 100 كيلو باسكال (أي ما يعادل 1 ضغط جوي). تزداد القوة بمعدل الأس 4 للمسافة d زيادة كبيرة بقصر المسافة بين اللوحين.

وقد أيدت قياسات عملية أجراها «ستيف لامورو» في سياتل عام 1997 و«عمر محي الدين» و «أنشوري روي» في عام 1998 .[1]

القوة المؤثرة على اللوحين تعتمد على شكليهما؛ فهي قوة «تجاذب» إذا كان اللوحان مستويان، ويكون «تنافر» إذا كانا في هيئة نصف كرة..[2][3][4]

علاقتها بتمدد الكون

يفسر بعض العلماء قوة كازيمير بأنها هي القوة التنافرية في الكون التي تعمل على تمدد الكون. ويسمّون «طاقة الفراغ» الناتجة من تلك القوة بأنها الطاقة المظلمة.

(انظر فيديو في كومنز: Water wave analogy to Casimir Effect)

انظر أيضاً

المراجع

Steve K. Lamoreaux: Demonstration of the Casimir Force in the 0.6 to 6 μm Range. In: Physical Review Lett. Volume 78, 5–8 (1997) Abstract pdf online, abgerufen am 12. August 2011 نسخة محفوظة 05 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.
Federico Capasso, et al.:Attractive and Repulsive Casimir–Lifshitz Forces, QED Torques, and Applications to Nanomachines. S. 249–286, in: Diego Dalvit, et al.: Casimir physics. Springer, Berlin 2011, ISBN 978-3-642-20287-2.
Federico Capasso, et al.: Casimir forces and quantum electrodynamical torques: physics and nanomechanics. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.13, issue 2, 2007, S. 400–414, دُوِي:10.1109/JSTQE.2007.893082.
Metamaterials Could Reduce Friction in Nanomachines sciencedaily.com, abgerufen am 22. November 2012 نسخة محفوظة 18 أبريل 2016 على موقع واي باك مشين.

بوابة ميكانيكا الكم
بوابة الفيزياء
بوابة علم الكون

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[Lamoreaux-1] Steve K. Lamoreaux: Demonstration of the Casimir Force in the 0.6 to 6 μm Range. In: Physical Review Lett. Volume 78, 5–8 (1997) Abstract pdf online, abgerufen am 12. August 2011 نسخة محفوظة 05 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.

[2] Federico Capasso, et al.:Attractive and Repulsive Casimir–Lifshitz Forces, QED Torques, and Applications to Nanomachines. S. 249–286, in: Diego Dalvit, et al.: Casimir physics. Springer, Berlin 2011, ISBN 978-3-642-20287-2.

[3] Federico Capasso, et al.: Casimir forces and quantum electrodynamical torques: physics and nanomechanics. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.13, issue 2, 2007, S. 400–414, دُوِي:10.1109/JSTQE.2007.893082.

[4] Metamaterials Could Reduce Friction in Nanomachines sciencedaily.com, abgerufen am 22. November 2012 نسخة محفوظة 18 أبريل 2016 على موقع واي باك مشين.