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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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 kelloggs Verfasst am: 13. Nov 2015 23:10 Titel: Frage zum Casimir Effekt |
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Hallo,
ich habe eine Frage zum bekannten Casimir Experiment mit den 2 parallelen, leitfähigen Platten - es ist ja Voraussetzung, dass die Platten elektrisch neutral sein müssen oder nicht? (+ ein sogut wie perfektes Vakuum ohne jegliche Strahlung)
Wenn ich aber jetzt bewusst eine Ladung auf die neutralen Platten auftrage würde dann die Kraft durch den Casimir Effekt zur Gänze verschwinden? Hätte ich dann im Prinzip nur die elektrische Kraft zwischen den Platten aber keine "Casimir" Kraft mehr? Ist diese Annahme richig oder hat man dann eine Mischung aus Casimir + elektrischer Kraft? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18051
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| TomS Verfasst am: 14. Nov 2015 09:11 Titel: |
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Im Falle einer nicht-verschwindenden elektrischen Ladung läge eine Mischung aus beiden Effekten vor. Das Problem ist, dass der Casimir-Effekt sehr klein ist; man muss also sehr präzise Versuchsbedingungen präparieren, um ihn zweifelsfrei nachweisen können.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Zuletzt bearbeitet von TomS am 14. Nov 2015 12:31, insgesamt einmal bearbeitet |
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 14. Nov 2015 12:11 Titel: |
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mmh... was wären dann Optionen um die Kraft durch den Casimir-Effekt zwischen den Platten vollständig zu verschwinden zu lassen? Kann man nur das Vakuum wieder mit einem Medium (also am einfachsten mit irgendeinem Gas) befüllen sodass der Casimir-Effekt verschwindet?
Ich habe gehofft, das ein elektrisches Feld egal welcher Stärke den Raum zwischen den leitfähigen Platten "füllen" kann sodass der Casimir-Effekt nicht eintritt (bei sonst vorhandenem Vakuum + kryogenen Temperaturen) |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18051
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| TomS Verfasst am: 14. Nov 2015 12:35 Titel: |
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Natürlich kann man den Versuchsaufbau modifizieren, so dass der Netto-Effekt als "Summe aller Kräfte" verschwindet.
Allerdings ist das nicht das eigtl. Ziel. Der Casimireffekt besagt ja nicht einfach nur, dass eine Kraft existiert, sondern er erklärt die Ursache für diese Kraft. Bei einer Modifikation und einer verschwindenden Netto-Kraft ist diese Ursache jedoch immer noch vorhanden.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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index_razor
Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259
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| index_razor Verfasst am: 14. Nov 2015 15:12 Titel: |
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| kelloggs hat Folgendes geschrieben: | mmh... was wären dann Optionen um die Kraft durch den Casimir-Effekt zwischen den Platten vollständig zu verschwinden zu lassen? Kann man nur das Vakuum wieder mit einem Medium (also am einfachsten mit irgendeinem Gas) befüllen sodass der Casimir-Effekt verschwindet?
Ich habe gehofft, das ein elektrisches Feld egal welcher Stärke den Raum zwischen den leitfähigen Platten "füllen" kann sodass der Casimir-Effekt nicht eintritt (bei sonst vorhandenem Vakuum + kryogenen Temperaturen) |
Die Ursache für den Casimir-Effekt ist nicht das Vakuum zwischen den Platten, sondern die Leitfähigkeit (oder allgemeiner die dielektrischen Eigenschaften) der Platten. Diese bewirkt, daß im Zwischenraum ein paar Moden in Normalrichtung "verschluckt" werden, die im Außenbereich allerdings vorhanden sind und einen Druck ausüben können. Damit sich zwei Körper elektrostatisch anziehen, müssen sie nicht unbedingt eine Nettoladung aufweisen. Es reicht, daß sie z.B. aus einem polarisierbaren Material bestehen. Solche Wechselwirkungen induzierter Multipole heißen van-der-Waals-Kräfte und sind letztendlich die Ursache für den Casimir-Effekt. Die van-der-Waals-Kräfte zwischen zwei polarisierbaren Molekülen zu berechnen, und dabei die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des EM-Feldes zu berücksichtigen, war übrigens Casimirs ursprüngliche Intention. Die Heuristik mit der Vakuum-Energie kam später, als er herausfand, daß sich dasselbe Ergebnis ergibt und die Rechnung so einfacher ist. Noch einfacher wird es, wenn man die Moleküle durch zwei unendlich große leitende Platten ersetzt. Der Effekt verschwindet, wenn die Platten für elektromagnetische Felder völlig transparent wären (dann können sie auch nicht leitend sein) oder formal im Grenzwert verschwindender Feinstrukturkonstante  , also wenn man ihre elektromagnetische Wechselwirkung vernachlässigen kann. Die Formel, die du wahrscheinlich im Zusammenhang mit dem Casimir-Effekt kennst, ist selbst nur eine Näherung für den umgekehrten Fall, daß die elektromagnetische Kopplung zwischen den Platten gegen unendlich geht. Das bemerkenswerte ist, daß in diesem Grenzwert ein endlicher Beitrag bestehen bleibt.
Einen guten Einstieg zum Thema finde ich Jaffe, The Casimir Effect and the Quantum Vacuum, http://arxiv.org/abs/hep-th/0503158v1 |
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 14. Nov 2015 22:06 Titel: |
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oohhh, der Casimir-Effekt ist also rein elektrostatischer Natur? Komplexe, elektrische Multipole die bei niedrigen Temperaturen sich energiegünstiger gegenseitig ausrichten bzw. anziehen können?
Müsste man dann nicht ein elektrisches Feld zwischen den Platten unter diesen speziellen Bedingungen messen können verursacht durch die E-Felder der Multipole?
TomS, deine Antwort war darauf bezogen oder nicht? Ich könnte das E-Feld der Multipole durch eine echte Nettoladungsverschiebung ausgleichen wodurch dann kein E-Feld zwischen den Platten herrschen würde. |
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index_razor
Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 3259
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| index_razor Verfasst am: 15. Nov 2015 14:54 Titel: |
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| kelloggs hat Folgendes geschrieben: | oohhh, der Casimir-Effekt ist also rein elektrostatischer Natur? Komplexe, elektrische Multipole die bei niedrigen Temperaturen sich energiegünstiger gegenseitig ausrichten bzw. anziehen können?
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So komplex müssen die gar nicht sein. Es handelt sich allerdings nicht um statische Multipolmomente, sondern um die Folge quantenmechanischer Fluktuationen. Bei unscharfem Impuls ergäbe sich z.B. ein effektiver Dipol der Art  . (Das  macht es dann doch wieder komplex, aber wohl nicht so, wie du es gemeint hattest.) Hierhinter steckt die Anschauung, daß gebundene Elektronen im Molekül, "Nullpunktsbewegungen" mit Eigenfrequenz  ausführen können, die sie aus der Ruhelage auslenken und so in einem Dipolmoment resultieren. Die Entstehung des Dipols kann aber auch dynamisch erklärt werden, indem das Molekül ein Photon der Frequenz absorbiert (was seinerseits wiederum durch die Änderung des Dipolmoments eines anderen Moleküls emittiert wurde, etc.) Das ist, wenn ich es richtig verstehe, so grob die Idee hinter den Ausführungen von Casimir und Polder, The Influence of Retardation on the London-van der Waals Forces, Phys.Rev. 73 (1948). So oder so handelt es sich jedenfalls um einen reinen Quanteneffekt, der aber wohl nur einen sehr indirekten Zusammenhang zur "Nullpunktsenergie" des EM-Feldes hat.
| Zitat: |
Müsste man dann nicht ein elektrisches Feld zwischen den Platten unter diesen speziellen Bedingungen messen können verursacht durch die E-Felder der Multipole?
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Ja, so ist es, ohne EM-Feld passiert da nicht viel. Die Moden des EM-Feldes spielen ja auch in der heuristischen Herleitung über die Nullpunktsenergie eine Rolle. |
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