Transcript karnassnigg - Karl-Franzens
Der Casimir-Effekt
Astrid Karnassnigg Karl-Franzens-Universität Graz 19/05/2014
Das Vakuum kommt zu Kräften . . .
Grundbegriffe • Was ist das Vakuum?
▫ klassische Mechanik ▫ Quantenmechanik • mittlere Energiedichte der Vakuumfluktuation:
E
1 h 2 -> Problem der Vakuumkatastrophe
Das Vakuum kommt zu Kräften . . .
Das (Gedanken-)Experiment
Das Vakuum kommt zu Kräften . . .
Die Casimir-Kraft (1) • im freien Raum haben alle Wellenlängen des Vakuumfeldes dasselbe Gewicht -> Frequenzspektrum konstant • im Resonator: ▫ Spiegelabstand gibt charakteristische Länge vor ▫ resonante Wellen, deren halbes Vielfaches genau dem Spiegelabstand entsprechen, werden gegenüber nichtresonanten Wellen bevorzugt • ausschlaggebende physikalische Größe: Strahlungsdruck
Das Vakuum kommt zu Kräften . . .
Die Casimir-Kraft (2) • anziehende Komponenten überwiegen -> Casimir-Kraft für 2 planparallele Spiegel ist attraktiv • Casimir-Kraft:
F
A
h
c
240
d
4 2 • wegen 1
d
4 - Abhängigkeit, Casimir-Kraft nur für
Das Vakuum kommt zu Kräften . . .
Modell für kleine Spiegelabstände • Casimir-Kraft bei geringen Spiegelabständen schwächer: nicht mehr 1
d
4 ,sondern wie 1
p d
3 • Lichtgeschwindigkeit muss nicht mehr berücksichtigt werden • für zwei metallische Spiegel mit d=100nm -> Casimir Kraft ist nur mehr halb so groß, wie klassisch berechnet
Weitere Anwendungsgebiete
• Wirkung auf Mikro- und Nanostrukturen • Moderne Experimente • Neue theoretische Ansätze • Abweichung vom Gravitationsgesetz