Analizy geometryczne efektu Casimira
Obecnie fizycy uważają, że próżnia nie jest bynajmniej pusta, gdyż zawiera fale elektromagnetyczne o wszystkich możliwych długościach, których nie da się całkowicie wyeliminować. Oznacza to, że pusta przestrzeń ma pewną ilość energii. Jeżeli umieścimy w próżni ustawione na przeciwko siebie zwierciadła, część fal wpasuje się między nie, a część nie. W miarę zbliżania się do siebie powierzchni odbijających dłuższe fale przestaną się mieścić między nimi. W efekcie całkowita ilość energii w pustej przestrzeni między płytkami będzie nieco mniejsza niż gdzie indziej. W ramach finansowanego ze środków UE projektu MUFO (Multiscattering formalism: Casimir effect and related topics) naukowcy badali efekt Casimir zachodzący między niewielkimi obiektami o różnych geometriach. Badanie skupiało się na płytkach oraz sferach i obiektach symetrycznych w osi. Uczestnicy inicjatywy MUFO przyjrzeli się wzajemnemu przyciąganiu tych obiektów — przypominającemu sytuację, gdy dwa przedmioty połączone żyłką zbliżają się do siebie w miarę zmniejszania się energii nagromadzonej w żyłce. Ponadto, przeanalizowano zmiany efektu Casimira między sferami, odpowiadającymi atomom i umieszczonymi wzdłuż osi cylindra. Uczeni znaleźli analityczne opisy oddziaływań między sferami i cylindrami przy krótkich i długich odległościach. Kluczowym aspektem dla określenia zależności tych oddziaływań od odległości była przestrzenna propagacja fal elektromagnetycznych oraz to, w jak różny sposób są one rozpraszane od obiektów o różnych geometriach. W swoich przełomowych pracach przeprowadzonych w latach 30. i 40 ub. wieku Hendrick Casimir, Fritz London i Dirk Polder zidentyfikowali kwantowe fluktuacje elektromagnetyczne jako źródło krótko- i długodystansowych oddziaływań między spolaryzowanymi obiektami. Najnowsze badania ujawniają ich modyfikację, na przykład opóźnienie czy brak addytywności. Zespół MUFO zbadał wahania pól elektromagnetycznych powstających ze względu na obecność dielektryków w układzie naładowanych cząstek. Dzięki zastosowaniu przybliżenia siły bliskości udało się dokładniej poznać działanie efektu Casimir w układach będących w stanie równowagi i braku równowagi. Projekt MUFO powinien utorować drogę badaniom nad bardziej złożonymi zjawiskami Casimira. Omawiane prace będą miały bardzo istotne znaczenie dla nowych technologii, wykorzystujących systemy mikroelektromechaniczne lub kwantowe przetwarzanie informacji.
Słowa kluczowe
Efekt Casimira, próżnia, formalizm wielokrotnego rozpraszania, fale elektromagnetyczne, MUFO
