什么是卡西米爾效應(Casimir Effect)？

卡西米爾效應是指真空中兩個不帶電的極板之間出現的微小的引力。這種卡西米爾力只有當兩個極板非常接近（幾個原子直徑）時才可測量。這種力是荷蘭理論物理學家亨德里克·卡西米爾在1948年預言的，并在1958年得到實驗驗證作...

卡西米爾效應是指真空中兩個不帶電的極板之間出現的微小的引力。這種卡西米爾力只有當兩個極板非常接近（幾個原子直徑）時才可測量。這種力是荷蘭理論物理學家亨德里克·卡西米爾在1948年預言的，并在1958年得到實驗驗證作者：Marcus Spaarnay，他在埃因霍溫的飛利浦研究膠體溶液的性質。卡西米爾效應的公認原因是板塊間電磁場的量子真空漲落（零點起伏）。科學家手持燒杯產生吸引力是因為，量子理論表明，即使是所謂的真空，也含有大量處于連續起伏狀態的虛擬電磁粒子和反粒子，這就是所謂的真空能量，因為極板之間的間隙限制了虛粒子對的可能波長，相對于外部空間，板塊之間的空間內的虛粒子較少。這意味著板塊之間的能量密度小于周圍空間的能量密度，從而產生一個負壓，從而將板塊拉到一起。板塊越靠近，板塊越小真空能量密度。直到1997年，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的Steve K.Lamoreaux以及加州大學河濱分校的Umar Mohideen和Anushree Roy才測量出卡西米爾力的精確大小。因為使用兩個平行板對精確對準要求很高，一個盤子和一個近乎完美的球體被使用在5%的誤差范圍內，強度被發現是量子理論所預測的強度；定義為平板間電磁場的傅立葉模的零點能量。在某些材料和某些構型下，結果表明，卡西米爾效應既有吸引力，也有排斥性，似乎卡西米爾力太小，不可能有效地應用于我們現在的任何技術中，盡管對它的存在的了解對于那些在現在和未來幾十年里設計微機械或納米機械機械裝置的人來說可能是必不可少的，盡管這一天還很遙遠，而且很可能在這一天成為可能之前發現更有效的能源。

發表于 2020-09-18 00:03
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分類：科學教育

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