Qual è l'effetto Casimir?

Domanda: Qual è l'effetto Casimir?

Risposta:

Il Effetto Casimir è il risultato della fisica quantistica che sembra sfidare la logica del mondo quotidiano. In questo caso, si ottiene un'energia del vuoto dallo "spazio vuoto" che esercita effettivamente una forza sugli oggetti fisici. Sebbene ciò possa sembrare bizzarro, il fatto è che l'effetto Casimir è stato verificato sperimentalmente molte volte e fornisce alcune utili applicazioni in alcune aree della nanotecnologia.

Come funziona l'effetto Casimir

La descrizione più elementare dell'effetto Casimir include una situazione in cui due piastre metalliche non caricate l'una vicino all'altra, con un vuoto tra di loro. Normalmente pensiamo che non ci sia nulla tra le piastre (e quindi nessuna forza), ma si scopre che quando la situazione viene analizzata usando l'elettrodinamica quantistica, accade qualcosa di inaspettato. Le particelle virtuali create nel vuoto creano fotoni virtuali che interagiscono con le piastre metalliche non caricate. Di conseguenza, se le piastre sono estremamente vicine tra loro (meno di un micron), questa diventerà la forza dominante. La forza diminuisce rapidamente quanto più il luogo è lontano. Tuttavia, questo effetto è stato misurato a circa il 15% del valore previsto dalla teoria stessa, chiarendo che l'effetto Casimir è abbastanza reale.

Storia e scoperta dell'effetto Casimir

Due fisici olandesi che lavoravano al Philips Research Lab nel 1948, Hendrik BG Casimir e Dirk Polder, suggerirono l'effetto mentre lavoravano sulle proprietà dei fluidi, come il motivo per cui la maionese scorre così lentamente ... il che dimostra che non si sa mai dove sarà una visione importante vieni da.

Effetto Casimir dinamico

Una variante dell'effetto Casimir è l'effetto dinamico Casimir. In questo caso, una delle piastre si sposta e provoca l'accumulo di fotoni all'interno della regione tra le piastre. Queste lastre sono speculari, in modo che i fotoni continuino ad accumularsi tra di loro. Questo effetto è stato verificato sperimentalmente nel maggio 2011 (come riportato in Scientific American e Revisione della tecnologia). È dimostrato (senza troppa fanfara ... o audio) su questo video di YouTube.

Potenziali applicazioni

Una potenziale applicazione sarebbe quella di applicare l'effetto dinamico Casimir come mezzo per creare un motore di propulsione per un veicolo spaziale, che teoricamente spingerebbe la nave usando l'energia dal vuoto. Questa è un'applicazione molto ambiziosa dell'effetto, ma sembra essere quella suggerita a un po 'di fanfara da un adolescente egiziano, Aisha Mustafa, che ha brevettato l'invenzione. (Questo da solo non significa molto, ovviamente, poiché esiste persino un brevetto su una macchina del tempo, come descritto nel libro di saggistica del Dr. Ronald Mallett Viaggiatore nel tempo. C'è ancora molto lavoro da fare per vedere se questo è fattibile o se è solo un altro tentativo fantasioso e fallito di una macchina a moto perpetuo, ma qui ci sono una manciata di articoli incentrati sull'annuncio iniziale (e ne aggiungerò altri come Ho sentito di eventuali progressi):

• OnIslam.com - Lo studente egiziano inventa un nuovo metodo di propulsione, 16 maggio 2012
• Fast Company - Mustafa's Space Drive: A Quantum Physical Invention Invention, 21 maggio 2012
• Ingegneri pazzi - Nuovo metodo di propulsione che utilizza l'effetto Casimir dinamico inventato dallo studente egiziano, 27 maggio 2012
• Gizmodo - Teenager egiziano inventa un nuovo sistema di propulsione spaziale basato sulla meccanica quantistica, 29 maggio 2012

Ci sono stati anche vari suggerimenti secondo cui il bizzarro comportamento dell'effetto Casimir potrebbe avere applicazioni nella nanotecnologia, ovvero in dispositivi molto piccoli costruiti a dimensioni atomiche.

Un altro suggerimento avanzato è stato il minuscolo "oscillatore Casimir" che sarebbe un minuscolo oscillatore che potrebbe essere utilizzato in vari sistemi nanomeccanici. Questa particolare ipotetica applicazione è spiegata in modo più dettagliato e più dettagliato nel 1995 Giornale dei sistemi microelettromeccanici articolo "The Anharmonic Casimir Oscillator (ACO) - L'effetto Casimir in un modello di sistema microelettromeccanico."