211service.com
Giant Casimir-effekt förutspådd inuti metamaterial
Metamaterial är exotiska ämnen som är designade för att styra elektromagnetiska vågor på ett sätt som är omöjligt med vanliga saker. En av deras mer spännande egenskaper är att de kan böja ljus på ett sätt som är matematiskt likvärdigt med hur rumtiden böjer ljus.
Denna formella ekvivalens innebär att metamaterial kan reproducera ljusets exakta beteende i labbet, inte bara i vår rumtid, utan i många andra som bara har givits fram till nu. Detta gör det möjligt för fysiker att använda metamaterial för att simulera svarta hål, stora smällar och till och med multiversum.
Idag använder Tian-Ming Zhao och Rong-Xin Miao vid University of Science and Technology i Kina i Hefei denna typ av tänkande för att göra en häpnadsväckande förutsägelse om Casimir-effekten i vissa metamaterial.
Casimir-effekten uppstår eftersom vårt vakuum är fyllt med en malström av vågor som hoppar in och ut ur existensen i minsta skala. Den mest kända konsekvensen av detta är den välkända Casimir-kraften, som trycker ihop två ledande plattor placerade nära varandra.
Förklaringen är att när avståndet mellan plattorna är tillräckligt litet kan det utesluta eventuella vågor som är för stora för att passa i springan. Eftersom det inte finns något mellan plattorna som motverkar effekten av dessa vågor, genererar de en kraft som trycker ihop plattorna.
Denna Casimir-styrka verkar i en liten skala, så liten att den uppmättes för första gången 1997. Men den är inte obetydlig. Vid en separation på 10nm är kraften ekvivalent med 1 atmosfär (även om den faktiska kraften beror på olika faktorer som den exakta formen på objekten i närheten).
Vacuumvågornas egenskaper beror naturligtvis starkt på i vilket medium de finns. Så det är inte svårt att föreställa sig att olika rumstider kan ha en betydande inverkan på storleken på Casimir-effekten.
Det är precis vad Zhao och Miao visar. De säger att i en speciell typ av elektromagnetiskt utrymme som kallas ett Rindler-utrymme, är Casimir-effekten enorm. Den väsentliga idén här är att utrymmet kan utformas för att endast tillåta vissa våglängder att fungera. Om de elektromagnetiska egenskaperna hos Rindler-utrymmet matchas till omgivningstemperaturen, kan dessa typer av termiska vågor fås att dominera Casimir-energin.
Det gör Casimir-energin enorm. Zhao och Miao beräknar att i ett labb vid 300K (rumstemperatur) skulle Casimir-energin vara cirka 10^11 gånger större än värdet för ledigt utrymme. Det är en betydande skillnad som borde göra dessa effekter tillgängliga på ett helt nytt sätt för en mycket bredare publik.
Zhao och Miao säger också att den här typen av material borde vara relativt enkelt att bygga, lager för lager.
Vad det betyder är att det inte kommer att dröja länge innan någon bygger den här typen av material och visar upp den gigantiska Casimir-effekten för första gången. Vi kommer att titta.
Ref: arxiv.org/abs/1110.1919 : Enorm Casimir-effekt vid ändlig temperatur i elektromagnetiskt Rindler-utrymme