Экспериментально зарегистрирован динамический эффект Казимира

Физики из Швеции, США и Японии описали первый случай наблюдения динамического эффекта Казимира. Напомним: в квантовой теории поля вакуум рассматривается не как абсолютно пустое пространство, а как область, в которой постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы. Учёные довольно быстро поняли, что эти флуктуации вакуума могут давать поддающиеся измерению результаты — к примеру, лэмбовский сдвиг, смещение уровней энергии связанных состояний электрона во внешнем поле.

Реализовать такой эксперимент с использованием какого-то материального зеркала, совершающего механическое движение, чрезвычайно трудно: соотношение скоростей будет невысоким, энергозатраты — огромными, а частота появления фотонов — мизерной. Авторы, разумеется, знали об этом и разработали свою методику, лишённую указанных недостатков.

Задействованный в эксперименте СКВИД под сканирующим электронным микроскопом (иллюстрация авторов работы).
Задействованный в эксперименте СКВИД под сканирующим электронным микроскопом (иллюстрация авторов работы).

Основными элементами предложенной опытной схемы стали линия передачи и находящееся у её окончания простейшее СКВИД-устройство (SQUID, superconducting quantum interference device). Оно представляет собой кольцо с двумя джозефсоновскими контактами — сверхпроводниками, отделёнными друг от друга тонким слоем диэлектрика. В нашем случае эта сверхпроводящая конструкция используется в качестве переменной индуктивности, для чего в эксперименте варьируют величину внешнего магнитного потока через петлю СКВИДа.

Такие изменения можно представить как колебания электрической длины линии передачи. Варьирование электрической длины в математическом смысле аналогично механическому движению.

Как показывает практика, эффективную скорость «движения зеркала» в этой схеме (темп изменения электрической длины) можно сделать достаточно большой, что на порядки увеличивает частоту появления частиц. Выполнив необходимые расчёты и охладив установку до 50 мК, физики попробовали зарегистрировать рождающиеся кванты электромагнитного излучения — и обнаружили искомые сверхвысокочастотные фотоны.

Препринт обсуждаемой статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Technology Review.

31 Мая 2011, 3:08    Den    4826    1

Комментарии (1):

Sergey  •  3 Ноября 2011, 23:37

Статья "Трение космических аппаратов о флуктуации вакуума" (Одно из следствий динамического эффекта Казимира.)
http://alemanow.narod.ru/pioneer.htm

Квантовые флуктуации вакуума не только способны оказывать давление и подталкивать тела к сближению (статический эффект Казимира), но и могут тормозить космические аппараты из-за того, что движущееся тело "толкает" флуктуации вперед (динамический эффект Казимира). Выведена формула диссипации (потери) кинетической энергии за один период колебания волны де Бройля w=Hhс/v (формула "вязкости физического вакуума"), где H - постоянная Хаббла, h - постоянная Планка, c - скорость света, v - скорость частицы (тела), с помощью которой можно рассчитывать космологическое красное смещение и торможение космических аппаратов (эффект "аномалии Пионеров"). В отличие от исследований, где изучалось влияние флуктуаций вакуума на покоящиеся тела (статический эффект Казимира), в данной работе проведен анализ влияния флуктуаций вакуума на движущиеся тела, где, кроме давления, со стороны флуктуаций еще наблюдается и трение (торможение тел), как одно из следствий динамического эффекта Казимира.
 

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.