卡米尔效应

发表时间：2024-07-28 05:12:06 来源：网友投稿

卡西米尔效应(Casimir effect)就是在真空中两片平行的平坦金属板之间的吸引压力。这种压力是由平板之间空间中的虚粒子(virtual particle)的数目比正常数目少造成的。

这一理论的特别之处是，"卡西米尔力"通常情况下只会导致物体间的"相互吸引"，而并非"相互排斥"。它是由荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔(Hendrik Casimir)于1948年提出的一种现象，此效应随后被侦测到，并以卡西米尔为名以纪念他。

原理：大多数人认为，真空是空荡荡的。但是根据量子电动力学(一门在非常小的规模上描述宇宙行为的理论)，没有比这种观点更加荒谬的了。实际上真空中到处充满着称作"零点能"的电磁能，这正是麦克莱希望加以利用的能量。"

零点能"中的"零"指的是，如果把宇宙温度降至绝对零度(宇宙可能的最低能态)，部分能量就可能保留下来。实际上这种能量是相当多的。物理学家对究竟有多少能量仍存在分歧，但麦克莱已经计算出，大小相当于一个质子的真空区所含的能量可能与整个宇宙中所有物质所含的能量一样多。

平行板电容器在辐射场真空态中存在吸引力的现象称为卡西米尔效应。考虑一个辐射的电磁场，根据波粒二象性，辐射场可以看作是光子气，而光子气可看作是电磁辐射场的简谐振动。电磁场量子化后，可把辐射场哈密顿写成二次量子化的形式。

可见对每个振动模式k，都有零点能(真空能)存在，这个结果是引入场量子化后的自然结果。由于真空能量的存在可以带来实验可观测的物理效应--卡什米尔效应。考虑一对距离为a的平行板电容器放在辐射场中，边界条件为:。

可见随平行板距离的增大，所允许的振动模式越多，所以平行板电容器之间由于真空能量的存在而存在一种吸引力--卡什米尔力。反之如果认为不存在真空能，则没有这种力。在具体的计算过程中，由于U(a)的积分(求和)是发散的。为得到收敛的结果，数学上人为地引入一个切断因子。

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