Siła próżni
Artykuł na wydziale Fizyka kwantowa Dec 05, 2019

dr Inés Urdaneta, naukowiec z Fundacji Nauki Rezonansu
Jednym z najczęstszych fizycznych przejawów działania próżni jest efekt Casimira. Po raz pierwszy przewidział to holenderski fizyk Hendrik Casimir w 1948 roku, a po raz pierwszy zmierzył Steven Lamoreaux w 1996 roku. efekt nie pochodzi z fluktuacji próżni, jest nadal przedmiotem dyskusji w teoriach grawitacji kwantowej i elektrodynamiki kwantowej. Zagadką pozostaje również to, że gęstość energii próżni jest tak wysoka, że powinna działać grawitacyjnie, aby wytworzyć dużą stałą kosmologiczną, a także zakrzywić czasoprzestrzeń. A jednak istnieje różnica 122 rzędów wielkości między klasyczną próżnią reprezentowaną przez stałą kosmologiczną a kwantową gęstością energii próżni. Ta rozbieżność jest znana jako katastrofa próżni (badanie grawitacyjnej własności próżni kwantowej może wyjaśniać przyspieszającą ekspansję wszechświata) i jest to jeden z głównych nierozwiązanych problemów fizyki.

Niezależnie od charakteru i pochodzenia efektu, który można by uznać za wciąż dyskutowany, efekt Casimira okazał się działać nie tylko pomiędzy nieruchomymi lub ruchomymi płytkami w stosunku do mikrometrów (jak pokazuje poniższy film), ale ma również mierzalny wpływ na nanocząstki; obiekty tak małe, że siły te mogą odgrywać główną rolę.
Film przedstawiający efekt Casimira: efekt Casimira i czarne dziury — sześćdziesiąt symboli

„Przy separacji 10 nm – około 100 razy większej od typowej wielkości atomu – efekt Casimira wytwarza ekwiwalent ciśnienia około 1 atmosfery…” – Astrid Lambrecht

Efekt interakcji próżni z obiektem został również zmierzony w większych strukturach 3D, ale istniała luka pomiędzy miejscami, w których ten efekt jest teraz rozpoznawany: kratami 2D. Efekt w tej skali jest zdominowany przez fonony-polarytony – sprzężenie wirtualnych fotonów w komorze próżniowej z fononami sieci – i mogą odgrywać ważną rolę w zachowaniu materiału. Na przykład może zwiększyć jego przewodnictwo. W tym sensie symulacja teoretyczna i obliczeniowa przeprowadzona przez Michaela Sentefa i innych, opublikowana w Science Advances, wskazuje na związek między tymi siłami próżni a wieloma współczesnymi materiałami.

Katastrofa próżni, która jest jednym z głównych nierozwiązanych problemów fizyki, została rozwiązana w ramach modelu zaproponowanego przez Harameina i innych, dając bardzo obiecujące wyniki, które zostały zaprezentowane w Kavli Royal Society Center.







The Force of the Vacuum
Faculty ArticleQuantum Physics Dec 05, 2019

by Dr. Inés Urdaneta, Resonance Science Foundation Research Scientist
One of the most common physical manifestations of the vacuums’ force is the Casimir effect. It was first predicted by the Dutch physicist Hendrik Casimir in 1948, and measured for the first time by Steven Lamoreaux in 1996. Nonetheless, the physical interpretation and whether or not the effect comes from the vacuum fluctuations, is still under discussion in theories of quantum gravity and quantum electrodynamics. It also remains a mystery that the energy density of the vacuum is so high it should act gravitationally to produce a large cosmological constant, as well as curving spacetime. And yet, there is a difference of 122 orders of magnitude between the classical vacuum represented by the cosmological constant, and the quantum vacuum energy density. This discrepancy is known as the Vacuum catastrophe (Investigation of the gravitational property of the quantum vacuum may explain the accelerating expansion of the universe), and it is one of the main unresolved problems in physics.

Regardless of the nature and origin of the effect, which could be considered to be still under debate, the Casimir effect has been proved to act not only between fixed or moving plates micrometers appart (as the video below shows), but it also has a measurable impact in nanoparticles; objects so small that these forces can play the major role.
Video of the Casimir effect: Casimir Effect & Black Holes - Sixty Symbols

"At separations of 10 nm – about 100 times the typical size of an atom – the Casimir effect produces the equivalent of about 1 atmosphere of pressure…" – Astrid Lambrecht

The effect of the vacuum interaction with an object has also been measured in bigger 3D structures, but there was a gap in between where the effect is now being acknowledged: 2D lattices. The effect at this scale is dominated by phonon-polaritons –coupling of virtual photons in the vacuum chamber and the phonons of the lattice-, and could play an important role in the behavior of the material. For instance, it could enhance its conductivity. In this sense, the theoretical and computational simulation performed by Michael Sentef et al., and published in Science Advances, draws a connection between these forces of the vacuum and many modern materials.

The vacuum catastrophe, which is one of the main unresolved issues is physics, has been addressed in terms of the model proposed by Haramein et al, giving very promising results, which have been presented at the Kavli Royal Society Center.






Сила вакуума
Статья факультетаКвантовая физика 05 декабря 2019 г.

Доктор Инес Урданета, научный сотрудник Resonance Science Foundation
Одним из наиболее распространенных физических проявлений силы вакуума является эффект Казимира. Впервые он был предсказан голландским физиком Хендриком Казимиром в 1948 году и впервые измерен Стивеном Ламоро в 1996 году. гравитация и квантовая электродинамика. Также остается загадкой, что плотность энергии вакуума настолько высока, что он должен действовать гравитационно, создавая большую космологическую постоянную, а также искривляя пространство-время. И все же существует разница в 122 порядка между классическим вакуумом, представленным космологической постоянной, и плотностью энергии квантового вакуума. Это несоответствие известно как Вакуумная катастрофа (исследование гравитационных свойств квантового вакуума может объяснить ускорение расширения Вселенной) и является одной из главных нерешенных проблем в физике.

Независимо от природы и происхождения эффекта, который можно считать все еще обсуждаемым, было доказано, что эффект Казимира действует не только между неподвижными или движущимися пластинами на микрометры (как показано на видео ниже), но также имеет измеримое воздействие наночастиц; объекты настолько малы, что эти силы могут играть основную роль.
Видео эффекта Казимира: Эффект Казимира и черные дыры - Sixty Symbols

«При расстоянии 10 нм — примерно в 100 раз больше типичного размера атома — эффект Казимира создает давление, эквивалентное примерно 1 атмосфере…» — Астрид Ламбрехт.

Эффект взаимодействия вакуума с объектом также был измерен в более крупных трехмерных структурах, но между ними был пробел, в котором теперь признается эффект: двумерные решетки. В этом масштабе преобладают фонон-поляритоны — связь виртуальных фотонов в вакуумной камере и фононов решетки — и они могут играть важную роль в поведении материала. Например, это может повысить его проводимость. В этом смысле теоретическое и вычислительное моделирование, выполненное Майклом Сентефом и др. и опубликованное в журнале Science Advances, устанавливает связь между этими силами вакуума и многими современными материалами.

Вакуумная катастрофа, которая является одной из основных нерешенных проблем физики, была рассмотрена в рамках модели, предложенной Харамейном и др., которая дала очень многообещающие результаты, которые были представлены в Центре Королевского общества Кавли.






قوة الفراغ
مقال عن الكلية الفيزياء الكمية Dec 05، 2019

بقلم الدكتور إينيس أوردانيتا ، عالم أبحاث في مؤسسة علوم الرنين
أحد أكثر المظاهر المادية شيوعًا لقوة المكانس الكهربائية هو تأثير كازيمير. تنبأ به الفيزيائي الهولندي هندريك كازيمير لأول مرة في عام 1948 ، وقياسه لأول مرة بواسطة ستيفن لامورو في عام 1996. ومع ذلك ، فإن التفسير المادي وما إذا كان التأثير يأتي من تقلبات الفراغ أم لا ، لا يزال قيد المناقشة في نظريات الكم. الجاذبية والديناميكا الكهربائية الكمومية. ويظل لغزًا أيضًا أن كثافة الطاقة في الفراغ عالية جدًا بحيث يجب أن تعمل بقوة الجاذبية لإنتاج ثابت كوني كبير ، بالإضافة إلى انحناء الزمكان. ومع ذلك ، هناك فرق مقداره 122 مرتبة بين الفراغ الكلاسيكي الذي يمثله الثابت الكوني ، وكثافة طاقة الفراغ الكمومي. يُعرف هذا التناقض باسم كارثة الفراغ (قد يفسر التحقيق في خاصية الجاذبية للفراغ الكمومي التوسع المتسارع للكون) ، وهو أحد المشكلات الرئيسية التي لم يتم حلها في الفيزياء.

بغض النظر عن طبيعة التأثير وأصله ، والذي يمكن اعتباره لا يزال قيد المناقشة ، فقد ثبت أن تأثير Casimir يعمل ليس فقط بين لوحة ميكرومتر ثابتة أو متحركة (كما يوضح الفيديو أدناه) ، ولكن له أيضًا تأثير تأثير قابل للقياس في الجسيمات النانوية ؛ الأشياء الصغيرة جدًا بحيث يمكن لهذه القوى أن تلعب دورًا رئيسيًا.
فيديو لتأثير كازيمير: تأثير كازيمير والثقوب السوداء - ستون رمزًا

"عند فواصل 10 نانومتر - حوالي 100 ضعف الحجم النموذجي للذرة - ينتج تأثير كازيمير ما يعادل حوالي 1 جو من الضغط ..." - أستريد لامبرخت

تم أيضًا قياس تأثير تفاعل الفراغ مع جسم ما في هياكل ثلاثية الأبعاد أكبر ، ولكن كانت هناك فجوة بين المكان الذي يتم فيه التعرف على التأثير الآن: شبكات ثنائية الأبعاد. التأثير على هذا المقياس يهيمن عليه الفونون بولاريتونات - اقتران الفوتونات الافتراضية في حجرة الفراغ وفونونات الشبكة - ويمكن أن تلعب دورًا مهمًا في سلوك المادة. على سبيل المثال ، يمكن أن تعزز الموصلية. بهذا المعنى ، فإن المحاكاة النظرية والحاسوبية التي أجراها مايكل سينتف وآخرون ، والتي نُشرت في Science Advances ، تربط بين قوى الفراغ هذه والعديد من المواد الحديثة.

تمت معالجة كارثة الفراغ ، والتي تعد واحدة من القضايا الرئيسية التي لم يتم حلها وهي الفيزياء ، من حيث النموذج الذي اقترحه Haramein et al ، مما أعطى نتائج واعدة للغاية ، والتي تم تقديمها في مركز Kavli Royal Society.






Die Kraft des Vakuums
FakultätsartikelQuantum Physics Dez 05, 2019

von Dr. Inés Urdaneta, Research Scientist der Resonance Science Foundation
Eine der häufigsten physikalischen Manifestationen der Kraft des Vakuums ist der Casimir-Effekt. Es wurde erstmals 1948 vom niederländischen Physiker Hendrik Casimir vorhergesagt und 1996 erstmals von Steven Lamoreaux gemessen. Dennoch wird die physikalische Interpretation und ob der Effekt von den Vakuumfluktuationen herrührt, in den Quantentheorien noch diskutiert Gravitation und Quantenelektrodynamik. Es bleibt auch ein Rätsel, dass die Energiedichte des Vakuums so hoch ist, dass es gravitativ wirken sollte, um eine große kosmologische Konstante sowie eine Krümmung der Raumzeit zu erzeugen. Und doch gibt es einen Unterschied von 122 Größenordnungen zwischen dem klassischen Vakuum, das durch die kosmologische Konstante repräsentiert wird, und der Quantenvakuum-Energiedichte. Diese Diskrepanz ist als Vakuumkatastrophe bekannt (die Untersuchung der Gravitationseigenschaft des Quantenvakuums kann die beschleunigte Expansion des Universums erklären) und ist eines der wichtigsten ungelösten Probleme in der Physik.

Unabhängig von der Art und Herkunft des Effekts, der als noch in der Diskussion angesehen werden könnte, hat sich der Casimir-Effekt nicht nur zwischen festen oder beweglichen Platten im Mikrometerabstand (wie das Video unten zeigt) als wirksam erwiesen, sondern hat auch eine messbarer Einfluss in Nanopartikeln; Objekte, die so klein sind, dass diese Kräfte die Hauptrolle spielen können.
Video des Casimir-Effekts: Casimir-Effekt & Schwarze Löcher - Sechzig Symbole

„Bei Abständen von 10 nm – etwa dem 100-fachen der typischen Größe eines Atoms – erzeugt der Casimir-Effekt das Äquivalent von etwa 1 Atmosphäre Druck…“ – Astrid Lambrecht

Die Wirkung der Vakuum-Wechselwirkung mit einem Objekt wurde auch in größeren 3D-Strukturen gemessen, aber es gab eine Lücke dazwischen, wo der Effekt jetzt anerkannt wird: 2D-Gitter. Der Effekt auf dieser Skala wird von Phononen-Polaritonen – der Kopplung von virtuellen Photonen in der Vakuumkammer und den Phononen des Gitters – dominiert und könnte eine wichtige Rolle im Verhalten des Materials spielen. Zum Beispiel könnte es seine Leitfähigkeit verbessern. In diesem Sinne stellt die von Michael Sentef et al. durchgeführte und in Science Advances veröffentlichte theoretische und computergestützte Simulation eine Verbindung zwischen diesen Kräften des Vakuums und vielen modernen Materialien her.

Die Vakuumkatastrophe, die eines der wichtigsten ungelösten Probleme in der Physik ist, wurde anhand des von Haramein et al. vorgeschlagenen Modells angegangen und lieferte sehr vielversprechende Ergebnisse, die im Kavli Royal Society Center präsentiert wurden.