Эффект Казимира на практике: свет родился из ничего
Физикам удалось создать свет из пустоты - и это
не чудо, а лишь проверка текущих представлений квантовой физики.
Согласно квантовой теории, вакуум - не просто пустота. В нем постоянно
происходят флуктуации энергии - рождение и гибель пар виртуальных
частиц и античастиц. Несмотря на свою виртуальность, они могут
оказывать давление. Это называется статическим эффектом Казимира и
уже было подтверждено экспериментально. В теории существует и
динамический эффект Казимира - превращение флуктуаций вакуума в
реальные частицы (в частности, фотоны). Именно его впервые смогли
наблюдать ученые. Во всяком случае они так утверждают. Статья пока
размещена на портале
arXiv.org
и, по сообщению авторов, находится на рецензировании в престижном
научном журнале (каком именно - не уточняется).
Как говорит Ларри Форд (Larry Ford), физик-теоретик, не
участвовавший в исследовании: "Мы предполагаем, что динамический
эффект Казимира должен существовать. Его отсутствие станет
проблемой, поскольку он важен для квантовой теории поля".
Статический эффект Казимира наблюдается, например, когда две
зеркальные поверхности находятся на очень малом расстоянии друг от
друга. В пустом пространстве рождающиеся и гибнущие фотоны могут
обладать любой длиной волны. В пространстве между зеркальными
пластинками будут существовать в основном те волны, длина которых
равна расстоянию между зеркалами или укладывается в них целое число
раз, а остальные волны будут подавляться, что приведет к тому, что
давление изнутри на пластины будет меньше, чем снаружи, что и
объясняет возникающую силу.
Для динамического эффекта Казимира зеркала должны колебаться,
причем с очень высокой скоростью - сравнимой со скоростью света.
Добиться этого крайне сложно, и физики пошли на хитрость. Они
поместили металлические поверхности в сильное магнитное поле,
колеблющиеся 11 миллиардов раз в секунду. Это вызывало деформацию
поверхности на скоростях, составляющих около 5% скорости света, и на
выходе действительно стали появляться фотоны. Свойства
зарегистрированных фотонов говорят о том, что они рождались парами.
Исследование возглавлял Кристофер Вилсон (Christopher Wilson) из
лаборатории квантовых устройств и физики в университете Чалмерса,
Швеция.
