Der Casimir-EffektAstrid KarnassniggKarl-Franzens-Universität Graz19/05/2014

Das Vakuum kommt zu Kräften . . .Grundbegriffe•Was ist das Vakuum?

▫klassische Mechanik▫Quantenmechanik

•mittlere Energiedichte der Vakuumfluktuation:

-> Problem der Vakuumkatastrophe

€

E =1

2hω

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:

• wegen - Abhängigkeit, Casimir-Kraft nur für Spiegelabstände < einigen μm messbar

€

F = −Ahcπ 2

240d4

€

1

d4

Das Vakuum kommt zu Kräften . . .Modell für kleine Spiegelabstände• Casimir-Kraft bei geringen Spiegelabständen

schwächer:nicht mehr ,sondern wie

• Lichtgeschwindigkeit muss nicht mehr berücksichtigt werden

• für zwei metallische Spiegel mit d=100nm -> Casimir-Kraft ist nur mehr halb so groß, wie klassisch berechnet

€

1

d4

€

1

λ pd3

Weitere Anwendungsgebiete

•Wirkung auf Mikro- und Nanostrukturen

•Moderne Experimente

•Neue theoretische Ansätze

•Abweichung vom Gravitationsgesetz

Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit