تأثير كازيمير

تأثير كازيمير  وقوة كازيمير-بولد هي قوى فيزيائية ناتجة عن المجال الكمومي "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. 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 إلى الداخل، يسمى «قوة كازيمير» وقدرها:

حيث:

 : ط
 c: سرعة الضوء في الفراغ
 d: المسافة بين اللوحين.
  : ثابت بلانك المخفض

 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 .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 

القوة المؤثرة على اللوحين تعتمد على شكليهما؛ فهي قوة «تجاذب» إذا كان اللوحان مستويان، ويكون «تنافر» إذا كانا في هيئة نصف كرة.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, .Metamaterials Could Reduce Friction in Nanomachines sciencedaily.com, abgerufen am 22. November 2012 

وفقًا لهذه الصيغة ، ينتج عن مسافة 190 نانومتر ضغطًا سلبيًا قدره 1 باسكال ، وعند 11 نانومتر تصل إلى 100 كيلو باسكال (1 بار).

إن التوافق الدقيق للقياسات مع هذه النتيجة ليس دليلاً على وجود تقلبات في الفراغ ، Gerold Gründler: نقطة الصفر للطاقة وتأثير كازيمير: الحجج الرئيسية المؤيدة والمعارضة لافتراض ماديًا طاقة نقطة الصفر الفعالة. معهد الفيزياء الفلكية نيونهوف. إشعار sd08011 ، فبراير 2013 (ملف PDF ، 48 صفحة). على الإنترنت:  مقال توضيحي جيد على مستوى الكتاب المدرسي. العديد من التفاصيل من تاريخ العلم.  جوزيف كوجنون: تأثير كازيمير وطاقة الفراغ: الازدواجية في التفسير المادي. في: أنظمة قليلة الجسم. 53.1-2 (2012): p. 187.  </ref>
Gerold Gründler: Nullpunktsenergie und Casimir-Effekt: Die wesentlichen Argumente für und gegen die Annahme einer physikalisch wirksamen Nullpunktsenergie. Astrophysikalisches Institut Neunhof. Mitteilung sd08011, Februar 2013 (PDF; 48 Seiten). Online:  Gut erklärender Beitrag auf Lehrbuchniveau. Viele wissenschaftshistorische Details. Joseph Cugnon: The Casimir Effect and the Vacuum Energy: Duality in the Physical Interpretation. In: Few-Body Systems. 53.1-2 (2012): S. 187. 

 على الرغم من أن بعض علماء الفيزياء يدعون ذلك.R. جافي: تأثير كازيمير والفراغ الكمومي. على الإنترنت:   

 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.

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

 تأثير كازيمير الديناميكي 
في عام 1970 ، اشتق الفيزيائي جيرالد تي مور من نظرية المجال الكمي أن الجسيمات الافتراضية الموجودة في الفراغ يمكن أن تصبح حقيقية عندما تنعكس بواسطة مرآة تتحرك تقريبًا بسرعة سرعة نور. سمي هذا التأثير لاحقًا أيضًا باسم "تأثير كازيمير الديناميكي". تمكن الفيزيائي التجريبي Per Delsing وزملاؤه من جامعة غوتنبرغ من إثبات هذا التأثير في عام 2011.

 عزم الدوران كاسيمير 
بالإضافة إلى قوة كاسيمير بين الألواح المتوازية ، يوجد أيضًا عزم الدوران كاسيمير. أُثْبِتَ ذلك في عام 2018 من خلال تجربة التواء الكريستال السائل. كان عزم الدوران الفعال في حدود بضعة أجزاء من مليار نيوتن. متر.

 انظر أيضاً 
 تمدد الكون
 جاذبية مضادة
 خط زمني للانفجار العظيم

 المراجع 

تصنيف:خفة
تصنيف:سفر أسرع من الضوء
تصنيف:ظواهر فيزيائية
تصنيف:قوى
تصنيف:نظرية الحقل الكمومي