Was ist der Casimir-Effekt?

Frage: Was ist der Casimir-Effekt??

Antworten:

Das Kasimir-Effekt ist ein Ergebnis der Quantenphysik, das der Logik der Alltagswelt zu trotzen scheint. In diesem Fall entsteht eine Vakuumenergie aus dem "leeren Raum", die tatsächlich eine Kraft auf physikalische Objekte ausübt. Dies mag bizarr erscheinen, aber die Tatsache ist, dass der Casimir-Effekt vielfach experimentell verifiziert wurde und einige nützliche Anwendungen in einigen Bereichen der Nanotechnologie bietet.

Wie der Casimir-Effekt funktioniert

Die einfachste Beschreibung des Casimir-Effekts umfasst eine Situation, in der zwei ungeladene Metallplatten mit einem Vakuum dazwischen nebeneinander liegen. Wir denken normalerweise, dass sich zwischen den Platten nichts befindet (und daher keine Kraft), aber es stellt sich heraus, dass etwas Unerwartetes passiert, wenn die Situation mit Hilfe der Quantenelektrodynamik analysiert wird. Die im Vakuum erzeugten virtuellen Teilchen erzeugen virtuelle Photonen, die mit den ungeladenen Metallplatten interagieren. Wenn die Platten extrem nahe beieinander liegen (weniger als ein Mikrometer), wird dies zur dominierenden Kraft. Die Kraft lässt mit zunehmendem Abstand schnell nach. Dennoch wurde dieser Effekt auf etwa 15% des theoretisch vorhergesagten Wertes gemessen, was deutlich macht, dass der Casimir-Effekt durchaus real ist.

Geschichte und Entdeckung des Casimir-Effekts

Zwei niederländische Physiker, Hendrik BG Casimir und Dirk Polder, die 1948 am Philips Research Lab arbeiteten, schlugen den Effekt bei der Arbeit an Fluideigenschaften vor, z. B. warum Mayonnaise so langsam fließt komme aus.

Dynamischer Casimir-Effekt

Eine Variante des Casimir-Effekts ist der dynamische Casimir-Effekt. In diesem Fall bewegt sich eine der Platten und verursacht die Ansammlung von Photonen innerhalb des Bereichs zwischen den Platten. Diese Platten sind gespiegelt, so dass sich die Photonen weiterhin zwischen ihnen ansammeln. Dieser Effekt wurde im Mai 2011 experimentell verifiziert (wie in Scientific American und Technology Review). Es wird (ohne viel Fanfare… oder Audio) auf diesem YouTube-Video gezeigt.

Anwendungsmöglichkeiten

Eine mögliche Anwendung wäre die Anwendung des dynamischen Casimir-Effekts als Mittel zur Schaffung eines Antriebsmotors für ein Raumfahrzeug, der das Schiff theoretisch mit der Energie aus dem Vakuum antreiben würde. Dies ist eine sehr ehrgeizige Anwendung des Effekts, die jedoch von einem ägyptischen Teenager, Aisha Mustafa, der die Erfindung patentiert hat, zu einer gewissen Fanfare angeregt zu werden scheint. (Das allein bedeutet natürlich nicht viel, da es sogar ein Patent auf eine Zeitmaschine gibt, wie in Dr. Ronald Malletts Sachbuch beschrieben Zeitreisender. Es muss noch viel Arbeit geleistet werden, um zu prüfen, ob dies machbar ist oder ob es sich nur um einen weiteren ausgefallenen und fehlgeschlagenen Versuch einer Perpetual Motion Machine handelt Ich höre von Fortschritten):

• OnIslam.com - Ägyptischer Student erfindet neue Antriebsmethode, 16. Mai 2012
• Schnelle Gesellschaft - Mustafas Weltraumfahrt: Die Quantenphysik-Erfindung eines ägyptischen Studenten, 21. Mai 2012
• Crazy Engineers - Neue Antriebsmethode mit dynamischem Casimir-Effekt, erfunden vom ägyptischen Studenten, 27. Mai 2012
• Gizmodo - ägyptischer Teenager erfindet neues Weltraumantriebssystem basierend auf Quantenmechanik, 29. Mai 2012

Es gab auch verschiedene Vorschläge, dass das bizarre Verhalten des Casimir-Effekts Anwendung in der Nanotechnologie finden könnte - also in sehr kleinen Geräten, die in atomaren Größen gebaut wurden.

Ein weiterer Vorschlag waren winzige "Casimir-Oszillatoren", bei denen es sich um winzige Oszillatoren handelt, die in verschiedenen nanomechanischen Systemen verwendet werden könnten. Diese besondere hypothetische Anwendung wird 1995 ausführlicher und ausführlicher erläutert Zeitschrift für mikroelektromechanische Systeme Artikel "Der anharmonische Casimir-Oszillator (ACO) - Der Casimir-Effekt in einem mikroelektromechanischen Modellsystem."