velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Category:

Резвый Казимир

Система стремительно крутящихся зеркал, превращающая виртуальные фотоны в реальные, позволила в первый раз показать динамический эффект Казимира.







В 1948 году Хендрик Казимир (Hendrik Casimir) предсказал увлекательный эффект, который вытекает из квантовой теории поля. Согласно ей, абсолютной пустоты – вакуума – не существует: в нем повсевременно происходят энерго флуктуации с образованием частиц и античастиц. Эти частички появляются «как бы из ничего», и мгновенно исчезают опять, так что полностью оправданно называются виртуальными частичками.


В числе этих частиц возникает и исчезает и много фотонов, носителей электрических взаимодействий. Эти виртуальные фотоны могут соответствовать фактически всему диапазону электрических колебаний.


Сейчас представим, что в место вакуума, где появляются и погибают бессчетные виртуальные частички, помещена пара очень близко расположенных зеркальных поверхностей. Эти поверхности вводят собственного рода «искусственный отбор» в популяцию виртуальных фотонов, рождающихся меж пластинами. Только те из их, длина волны которых будет резонансной с расстоянием меж зеркалами (другими словами, их волна уложится меж пластинами целое либо полуцелое число раз), будут усиливаться, другие же – угнетаться. В конечном итоге в промежутке меж поверхностями фотонов будет появляться меньше, чем снаружи, где происходят вточности такие же флуктуации. Появляется градиент давления, и пластинки начнут притягиваться практически ни с того, ни с этого!


Как эффект Казимира ни изумителен, но он вправду существует – действие его было продемонстрировано в лаборатории, а потом ученым удалось показать и оборотное, отталкивающее действие, возникающее при особенных критериях (читайте: «Отталкивающий Казимир»). Но динамический эффект Казимира удалось следить только не так давно, благодаря работе шведских ученых.


Сущность явления все та же, хотя механика приметно различается. Представим зеркало, движущееся по месту. Пока скорость его остается не очень большой, флуктуации перед зеркалом и за ним рождают фактически однообразное число виртуальных частиц, которые здесь же аннигилируют. Но если скорость приближается к световой – скорости перемещения самих фотонов – пластинка успевает поделить некие из рождающихся пар частиц и античастиц (для фотонов античастицей являются тоже фотоны, это «истинно нейтральные» частички) до того, как они провзаимодействуют. Так виртуальные частички перебегают в ранг реальных – и в принципе, зеркало должно начать источать.


Такая теория – на практике же разогнать зеркальную пластинку (либо вообщем чего-нибудть крупнее простой частички) до релятивистских скоростей мы не можем. Потому исследователи выдумали смышленый трюк. Заместо того, чтоб впрямую использовать зеркало, они взяли длинноватую линию передачи, связанную со сверхпроводящим квантовым интерферометром (СКВИДом), который позволял очень стремительно поменять эффективную длину полосы – практически, она перевоплотился в аналог электрического зеркала. Модулируя действие СКВИДа с частотой порядка гигагерц, такое «зеркало» очень стремительно «движется» вперед и вспять, достигая скорости 5% световой.


После доведения этой установки до разума, оставалось маленькое: зарегистрировать излучение. И шведам это просто удалось, найдя, что «движущееся зеркало» испускает фотоны в микроволновом спектре. В четком согласии с теоретическими расчетами.


По публикации Physics arXiv Blog





Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments