Casimir-effekten

Vakuum, vanligvis beskrevet som tomt rom, beskrives mest nøyaktig i fysikk av kvantefeltteori. I følge kvantefeltteori er vakuum aldri helt tomt. I stedet eksisterer det fluktuerende elektromagnetisk stråling som fører til at vakuum har et bestemt energiinnhold.

Elektromagnetisk stråling beskrives kvantemekanisk som et felt bestående av bølger med mange ulike bølgelengder. I følge kvantemekanikk må verdiene til bølgelengdene generelt sett være kvantiserte; det betyr at bølgelengdene kun kan anta noen bestemte verdier, mens andre verdier er forbudte.

Når objekter slik som metaller plasseres i vakuum, påvirker dette de kvantiserte verdiene som bølgelengdene i det elektromagnetiske feltet kan anta. Dette skjer fordi feltet må tilfredsstille visse fysiske betingelser ved overflaten til objektene. Hvis man flytter på objektene, vil verdiene til bølgelengdene i det fluktuerende elektromagnetiske feltet endres, som vist i figuren. Dermed endres også den tilhørende energien til feltet.

Dette resonnementet viser at det finnes en kobling mellom måten objekter i vakuum plasseres på rent geometrisk og vakuumenergien til det elektromagnetiske feltet. Siden ethvert system søker å minimere sin energi, fører dette til at objektene spontant kan prøve å endre sin posisjon, avhengig av hvilken geometrisk konfigurasjon som fører til lavest total energi.

Casimir-effekten med metalliske plater i vakuum er et eksempel på dette. Ved å flytte seg nærmere hverandre, reduseres vakuumenergien mellom platene. Dette fører til en tiltrekning mellom platene som kan måles eksperimentelt.

Det finnes i dag ingen teknologiske anvendelser av Casimir-effekten, men det foregår forskning på om effekten kan benyttes innen nanoteknologi og elektromekaniske systemer.

• vakuumenergi
• metaller
• kvantemekanikk