Het Casimir-effect
Illustratie van het Casimir-effect. Emok, via Wikimedia Commons: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Casimir_plates.svg
De Casimir-effect is een resultaat van kwantumfysica dat lijkt de logica van de alledaagse wereld te tarten. In dit geval resulteert het in vacuümenergie uit 'lege ruimte' die daadwerkelijk een kracht uitoefent op fysieke objecten. Hoewel dit misschien bizar lijkt, is het een feit dat het Casimir-effect vele malen experimenteel is geverifieerd en een aantal nuttige toepassingen biedt op sommige gebieden van nanotechnologie.
Hoe het Casimir-effect werkt
De meest basale beschrijving van het Casimir-effect omvat een situatie waarin je twee ongeladen metalen platen bij elkaar hebt, met een vacuüm ertussen. Normaal denken we dat er niets tussen de platen zit (en dus geen kracht), maar het blijkt dat wanneer de situatie wordt geanalyseerd met behulp van kwantumelektrodynamica, er iets onverwachts gebeurt. De virtuele deeltjes gecreëerd in het vacuüm creëren virtuele fotonen die interageren met de ongeladen metalen platen. Als de platen extreem dicht bij elkaar staan (minder dan amicron) dan wordt dit de dominante kracht. De kracht neemt snel af naarmate de plaats verder uit elkaar ligt. Toch is dit effect gemeten tot op ongeveer 15% van de waarde die door de theorie zelf wordt voorspeld, wat duidelijk maakt dat het Casimir-effect vrij reëel is.
Geschiedenis en ontdekking van het Casimir-effect
Twee Nederlandse natuurkundigen die in 1948 bij het Philips Research Lab werkten, Hendrik B.G. Casimir en Dirk Polder, suggereerden het effect terwijl ze werkten aan vloeistofeigenschappen, zoals waarom mayonaise zo langzaam vloeit... wat maar weer laat zien dat je nooit weet waar een grote inzicht zal komen.
Dynamisch Casimir-effect
Een variant van het Casimir-effect is het dynamische Casimir-effect. In dit geval beweegt een van de platen en veroorzaakt de ophoping van fotonen in het gebied tussen de platen. Deze platen zijn gespiegeld zodat de fotonen zich daartussen blijven ophopen. Dit effect werd experimenteel geverifieerd in mei 2011 (zoals gerapporteerd in Wetenschappelijke Amerikaan en Technologie beoordeling ).
Potentiële toepassingen
Een mogelijke toepassing zou zijn om het dynamische Casimir-effect toe te passen als middel om een voortstuwingsmotor voor een ruimtevaartuig te creëren, die het schip theoretisch zou voortstuwen door gebruik te maken van de energie uit het vacuüm. Dit is een zeer ambitieuze toepassing van het effect, maar het lijkt erop dat een Egyptische tiener, Aisha Mustafa, die de uitvinding heeft gepatenteerd, een beetje fanfare heeft gesuggereerd. (Dit alleen zegt natuurlijk niet veel, aangezien er zelfs een patent is op een tijdmachine, zoals beschreven in het non-fictieboek van Dr. Ronald Mallett Tijd reiziger . Er moet nog veel werk worden verzet om te zien of dit haalbaar is of dat het gewoon een mooie en mislukte poging is om een perpetuum mobile , maar hier zijn een handvol artikelen die zich richten op de eerste aankondiging (en ik zal meer toevoegen als ik hoor over eventuele voortgang):
Er zijn ook verschillende suggesties geweest dat het bizarre gedrag van het Casimir-effect toepassingen zou kunnen hebben in nanotechnologie - dat wil zeggen in zeer kleine apparaten die op atomaire afmetingen zijn gebouwd.