“חידת קזימיר”, המתארת את הסטייה בשיעור של 5% בין מדידת האפקט לבין התאוריה שהוצעה על ידי ליפשיץ במאה ה-20 מקבלת הסבר בפעם הראשונה. המודל החדש חוזה במדויק את השפעת הוואקום של השדה האלקטרומנגטי על הלוחות באמצעות התייחסות שונה לאינטרקציה של רעשי הוואקום הנוצרים על ידי חלקיקים “וירטואלים” עם לוחות המתכת.
חוקרים מהפוליטכניק בסיינט פטרסבורג הציעו גישה חדשה לתיאור האינטרקציה של לוחות מתכת עם הפלקטואציות בשדה האלקטרומגנטי (רעשים רנדומיים שנובעים מהמבנה של הוואקום בתורת שדות קוונטית). האינטרקציה הייחודית יכולה להימדד באפקט “קזימיר” שתיאר אותה לראשונה איבגני ליפשיץ במאה ה-20. האפקט מתאר משיכה משמעותית בין 2 לוחות מתכת במרחקים מזעריים, הקטנים ממיליונית המטר. המשיכה נובעת מהמבנה של הוואקום – חלקיקים יכולים להיווצר באופן ספונטני ולהעלם ברגעיות. כאשר הלוחות מספיק קרובים כמות החלקיקים שנוצרים בין הלוחות קטנה באופן משמעותי מהחלקיקים שנוצרים מחוץ לתווך בניהם. ההבדל בין כמות החלקיקים יוצר הפרש לחצים שמושך את הלוחות.
“התאוריה של ליפשיץ מדויקת רק אם לא לוקחים בחשבון את האנרגיה המתבזבזת של האלקטרונים בתוך המתכת, אך למעשה האנרגיה קטנה! האלקטרונים במתכת נעים ויוצרים חום. החלק הזה בפאזל לא נלקח בחשבון וכך התגלתה חידת קזימיר” מסביר פרופ’ גלינה, כותב המאמר וחוקר במכון לפיזיקה וננוטכנולוגיה בפוליטכניק. החוקרים הראו לראשונה כיצד ניתן ליישב את הבעיה ולהסביר את 5% הפער בין התאוריה למדידה. במאמר החדש, החוקרים תיארו מודל רחב יותר מזה שליפשיץ הציג. המודל הנוכחי לוקח בחשבון את איבוד האנרגיה של האלקטרונים ע”י התייחסות שונה לתגובה של הלוחות לפלקטואציות. החוקרים הראו שהפלקטואציות שניתנות למדידה ישירה, פועלות באופן דומה למודל המקורי של ליפשיץ אך הפלקטואציות הוירטואליות (אלו היוצרות והורסות חלקיקים “וירטואלים”, שלא ניתנים למדידה ישירה) יוצרות תגובה שונה בלוחות מכפי שחשבו עד כה.
“הגישה החדשה מציעה דרך שונה לתגובת הלוחות לוואקום. הפקלטואציות ‘האמיתיות’ מתוארות באופן דומה לזו שתוארה לראשונה על ידי ליפשיץ אך הפלקטואציות ה’וירטואליות’ תורמות באופן משמעותי ובצורה שונה מהמודל המקורי של אפקט קזימיר. כעת המודל מתיישב עם איבוד האנרגיה של האלקטרונים במתכת” מסביר פרופ’ ולדימיר, כותב המאמר.
התוצאות שפורסמו מתייחסות לחומרים לא ממוגנטים. בעתיד החוקרים מקווים להרחיב את התאוריה גם לחומרים שנוטים להתמגנט, כך שבעתיד תתקבל תאוריה שלמה יותר על השפעת הוואקום על התקנים חשמליים.
עוד בנושא באתר הידען:
