شكل الفراغ

يتعامل هذا المقال مع أهمية شكل الفراغ على الرغم من فقدانه للمادة. قوة كاسيمير التي تنشأ بسبب التذبذبات الكمومية في الفراغ بين الأسطح تعتمد بشكل حاسم على شكلها على نطاق النانومتر.

تأثير قوة كاسيمير

تجذب لوحتان معكوستان تواجهان بعضهما في الفراغ. هذه الظاهرة المدهشة تعرف بتأثير كاسيمير، والذي يأخذ اسمه من الفيزيائي الهولندي هندريك كاسيمير الذي اكتشفها في عام 1948. إنه تأثير كمي ميكانيكي ينشأ لأن الفراغ المثالي ليس فارغًا تمامًا ولكنه مليء بتذبذبات لا حصر لها في الحقل الكهرومغناطيسي، تفرضها مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ، وتمنح الفراغ طاقة غير صفرية. توفر اللوحتان الحدود بينهما حيث يمكن أن توجد بعض التذبذبات الكهرومغناطيسية مقارنة بتلك الموجودة في الفراغ غير المقيد خارج اللوحتين. لذلك، فإن طاقة الفراغ بين اللوحتين مختلفة عن الخارج، مما يؤدي إلى “قوة” كاسيمير، التي تتناسب مع القوة الرابعة للمسافة المعكوسة بين اللوحتين وتتناسب مع مساحتهما السطحية، مما يجعلها بالمعنى الدقيق ضغطًا. في دراسة نشرت في مجلة Physical Review Letters، اكتشف تشان وآخرون أن الشكل الدقيق للوحتين له أيضًا تأثير عن طريق قياس قوة كاسيمير بين كرة مغطاة بالذهب وسطح سيليكون نانوي.

خلاصة

باختصار، يعتبر شكل الفراغ أمرًا هامًا على الرغم من فقدانه للمادة. قوة كاسيمير التي تنشأ بسبب التذبذبات الكمومية في الفراغ بين الأسطح تعتمد بشكل حاسم على شكلها على نطاق النانومتر.

المراجع

تشمل المراجع الأبحاث والدراسات التالية:

• Casimir, H. B. G. Proc. K. Ned. Akad. Wet. 51, 793–795 (1948).
• Chan, H. B. et al. Phys. Rev. Lett. 101, 030401 (2008).
• Buks, E. & Roukes, M. L. Europhys. Lett. 54, 220–226 (2001).
• Chan, H. B., Aksyuk, V. A., Kleiman, R. N., Bishop, D. J. & Capasso, F. Science 291, 1941–1944 (2001).
• Chen, F., Mohideen, U., Klimchitskaya, G. L. & Mostepanenko, V. M. Phys. Rev. Lett. 88, 101801 (2002).
• Krause, D. E., Decca, R. S., López, D. & Fischbach, E. Phys. Rev. Lett. 98, 050403 (2007).
• Lamoreaux, S. K. Phys. Rev. Lett. 78, 5–8 (1997).
• Mohideen, U. & Roy, A. Phys. Rev. Lett. 81, 4549–4552 (1998).
• Büscher, R. & Emig, T. Phys. Rev. A 69, 062101 (2004).
• Lambrecht, A. & Marachevsky, V. N. preprint at http://arxiv.org/abs/0806.3142 (2008).
• Rodrigues, R. B., Maia Neto, P. A., Lambrecht, A. & Reynaud, S. Phys. Rev. A 75, 062108 (2007).

معلومات المؤلف

أستريد لامبريخت في Laboratoire Kastler Brossel, Campus Jussieu, Case 74, 75252 Paris Cedex 05, France.

تم نشر هذا المقال في مجلة Nature في 13 أغسطس 2008.

رقم المجلة: 454

صفحات المقال: 836-837

رقم الاستشهاد: 454836a

تاريخ النشر: 13 أغسطس 2008

تاريخ العدد: 14 أغسطس 2008

رابط المقال: https://doi.org/10.1038/454836a

Source: https://www.nature.com/articles/454836a