Kas ir Kazimira efekts?

Kazimira efekts attiecas uz niecīgo pievilcības spēku, kas vakuumā parādās starp divām neuzlādētām plāksnēm. Šis Kazimira spēks ir izmērāms tikai tad, ja plāksnes atrodas ārkārtīgi tuvu viena otrai (vairāki atomu diametri). Šo spēku 1948. gadā paredzēja holandiešu teorētiskais fiziķis Hendriks Kazimirs. To 1958. gadā eksperimentāli pārbaudīja Markuss Spaarnay, atkal uzņēmumā Philips Eindhovenā, kamēr viņš pētīja koloidālo šķīdumu īpašības. Kazimira efekta atpazītais cēlonis ir starp plāksnēm esošā elektromagnētiskā lauka kvantu vakuuma svārstības (nulles punkta svārstības).

Pievilcīgais spēks rodas tāpēc, ka, kā norāda kvantu teorija, pat tā sauktais vakuums satur daudz virtuālu elektromagnētisko daļiņu un pretdaļiņu nepārtrauktā svārstību stāvoklī. To sauc par vakuuma enerģiju. Tā kā plaisa starp plāksnēm ierobežo iespējamos virtuālo daļiņu pāru viļņu garumus, telpā starp plāksnēm ir mazāk virtuālo daļiņu, salīdzinot ar telpu ārpus tām. Tas nozīmē, ka enerģijas blīvums starp plāksnēm ir mazāks nekā apkārtējās telpas enerģijas blīvums, radot negatīvu spiedienu, kas tik nedaudz savelk plāksnes kopā.

Jo tuvāk plāksnes kļūst, jo mazāks ir vakuuma enerģijas blīvums. Tikai 1997. gadā precīzu Kazimira spēku lielumu izmērīja Stīvs K. Lamoro no Losalamosas Nacionālās laboratorijas kopā ar Umaru Mohidīnu un Anušrī Roju no UC Riverside. Tā kā divu paralēlu plākšņu izmantošanai būtu nepieciešami nepraktiski augsti precīzas izlīdzināšanas standarti, tika izmantota plāksne un gandrīz ideāla sfēra. 5% kļūdas robežās tika konstatēts, ka intensitāte ir tieši tāda, kādu paredz kvantu teorija; definēta kā starp plāksnēm esošā elektromagnētiskā lauka Furjē režīmu nulles punkta enerģija.

Ar noteiktiem materiāliem un noteiktās konfigurācijās ir pierādīts, ka Kazimira efekts var būt gan atbaidošs, gan pievilcīgs. Šķiet, ka Kazimira spēks ir pārāk mazs, lai to lietderīgi izmantotu jebkurai no mūsu mūsdienu tehnoloģijām, lai gan zināšanas par tā esamību var būt būtiskas tiem, kas projektē mikromehānikas vai nanomehāniskas robotu ierīces gan tagadnē, gan nākamajās desmitgadēs. Kādu dienu varētu būt iespējams izmantot Kazimira efektu enerģijas ģenerēšanai, lai gan šī diena ir ļoti tālu un iespējams, ka efektīvāki enerģijas avoti tiks atklāti, pirms tas vispār kļūs iespējams.