يتم لأول مرة شرح "لغز كازيمير" الذي يصف انحراف 5% بين قياس التأثير والنظرية التي اقترحها ليبشيتز في القرن العشرين. يتنبأ النموذج الجديد بدقة بتأثير الفراغ للمجال الكهرومغناطيسي على الصفائح من خلال مرجع مختلف لتفاعل ضوضاء الفراغ الناتجة عن الجسيمات "الافتراضية" مع الصفائح المعدنية.
اقترح باحثون من كلية سانت بطرسبرغ للفنون التطبيقية نهجًا جديدًا لوصف تفاعل الصفائح المعدنية مع التقلبات في المجال الكهرومغناطيسي (الضوضاء العشوائية التي تنشأ من بنية الفراغ في نظرية المجال الكمي). ويمكن قياس التفاعل الفريد من خلال تأثير "كازيمير"، الذي وصفه إيفجيني ليبشيتز لأول مرة في القرن العشرين. يصف التأثير تجاذبًا كبيرًا بين لوحين معدنيين على مسافة ضئيلة، أصغر من جزء من المليون من المتر. ينبع الجذب من بنية الفراغ، حيث يمكن أن تتشكل الجزيئات تلقائيًا وتختفي في لحظة. عندما تكون الصفائح قريبة بدرجة كافية، تكون كمية الجزيئات المتكونة بين الصفائح أصغر بكثير من الجزيئات المتكونة خارج منتصفها. الفرق بين كمية الجزيئات يخلق فرق ضغط يسحب الصفائح.
"إن نظرية ليبشيتز دقيقة فقط إذا لم تأخذ في الاعتبار الطاقة المهدرة للإلكترونات داخل المعدن، ولكن في الواقع الطاقة صغيرة! تتحرك الإلكترونات الموجودة في المعدن وتولد الحرارة. "هذا الجزء من اللغز لم يؤخذ في الاعتبار، وهكذا تم اكتشاف لغز كازيمير"، توضح البروفيسور غالينا، كاتبة المقال والباحثة في معهد الفيزياء وتكنولوجيا النانو في البوليتكنيك. وأظهر الباحثون لأول مرة كيفية حل المشكلة وشرح الفجوة البالغة 5% بين النظرية والقياس. في الورقة الجديدة، وصف الباحثون نموذجًا أوسع من النموذج الذي قدمته ليفشيتز. يأخذ النموذج الحالي في الاعتبار فقدان طاقة الإلكترونات من خلال الإشارة بشكل مختلف إلى استجابة الصفائح للتقلبات. وأظهر الباحثون أن التقلبات التي يمكن قياسها بشكل مباشر تعمل بطريقة مشابهة لنموذج ليبشيتز الأصلي، لكن التقلبات الافتراضية (تلك التي تخلق وتدمر الجسيمات "الافتراضية"، والتي لا يمكن قياسها مباشرة) تخلق استجابة مختلفة في الصفائح مما كان يعتقد حتى الآن.
"يوفر النهج الجديد طريقة مختلفة للألواح للتفاعل مع الفراغ. يتم وصف المضاربين "الحقيقيين" بطريقة مشابهة لتلك التي وصفها ليبشيتز لأول مرة، لكن المضاربين "الافتراضيين" يساهمون بشكل كبير وبطريقة مختلفة عن النموذج الأصلي لتأثير كازيمير. "الآن النموذج يتوافق مع فقدان طاقة الإلكترونات الموجودة في المعدن" يوضح البروفيسور فلاديمير، مؤلف المقال.
تشير النتائج المنشورة إلى مواد غير ممغنطة. وفي المستقبل، يأمل الباحثون في توسيع النظرية لتشمل المواد التي تميل إلى أن تصبح ممغنطة، بحيث يتم في المستقبل الحصول على نظرية أكثر اكتمالا حول تأثير الفراغ على الأجهزة الكهربائية.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
