Što je Casimirov efekt?

Casimirov efekt odnosi se na sićušnu privlačnu silu koja se pojavljuje između dvije nenabijene ploče u vakuumu. Ova Casimirova sila je mjerljiva samo kada su ploče izuzetno blizu jedna drugoj (nekoliko atomskih promjera). Ovu silu je 1948. godine predvidio Hendrik Casimir, nizozemski teorijski fizičar. Eksperimentalno ju je 1958. potvrdio Marcus Spaarnay, ponovno u Philipsu u Eindhovenu dok je proučavao svojstva koloidnih otopina. Prepoznati uzrok Casimirovog efekta su kvantne vakuumske fluktuacije (fluktuacije nulte točke) elektromagnetskog polja između ploča.

Privlačna sila nastaje jer, kao što kvantna teorija pokazuje, čak i takozvani vakuum sadrži mnoštvo virtualnih elektromagnetskih čestica i antičestica u kontinuiranom stanju fluktuacije. To je poznato kao energija vakuuma. Budući da razmak između ploča ograničava moguće valne duljine parova virtualnih čestica, postoji manje virtualnih čestica unutar prostora između ploča u odnosu na prostor izvan njih. To znači da je gustoća energije između ploča manja od gustoće energije okolnog prostora, stvarajući negativan tlak koji lagano povlači ploče zajedno.

Što se ploče bliže, to je gustoća energije vakuuma manja. Tek 1997. preciznu veličinu Casimirove sile izmjerio je Steve K. Lamoreaux iz Nacionalnog laboratorija Los Alamos zajedno s Umarom Mohideenom i Anushree Roy s UC Riversidea. Budući da bi korištenje dvije paralelne ploče zahtijevalo nepraktično visoke standarde za precizno poravnanje, korištena je ploča i gotovo savršena kugla. Unutar granice pogreške od 5%, utvrđeno je da je intenzitet upravo onaj koji predviđa kvantna teorija; definirana kao energija nulte točke Fourierovih modova elektromagnetskog polja između ploča.

Uz određene materijale iu određenim konfiguracijama pokazalo se da Casimirov efekt može biti i odbojan, ali i privlačan. Čini se da je Casimirova sila premala da bi se mogla korisno primijeniti na bilo koju našu današnju tehnologiju, iako bi znanje o njenom postojanju moglo biti bitno za one koji dizajniraju mikromehaničke ili nanomehaničke robotske uređaje u sadašnjosti i u desetljećima koja dolaze. Jednog dana možda će biti moguće iskoristiti Casimirov efekt za proizvodnju energije, iako je ovaj dan jako daleko i vjerojatno će se otkriti učinkovitiji izvori energije prije nego što to postane moguće.