Casimir Kuvveti - Bilimsel Dünya
Yüksüz ve iletken iki levhanın birbirine paralel olacak şekilde boşlukta konumlandırıldığını varsayalım. Klasik elektromanyetik kurama göre levhalara net bir elektriksel kuvvet etki etmez. Ancak gerçekte durum bundan daha farklıdır. Kuantum elektrodinamiği kullanılarak yapılan hesaplar, levhalara Casimir kuvveti diye adlandırılan bir kuvvetin etki edeceğini söyler. Ve yapılan deneyler sonucu da bu tahminin doğruluğu anlaşılmıştır.
Kuantum mekaniği, boş olan uzayın aslında boş olmadığını sürekli olarak var olup yok olan sanal parçacıklarla dolu olduğunu söyler. Kuantum elektrodinamiğinde elektrik yüklü parçacıklar sanal fotonlar sayesinde birbirleriyle etkileşir. Yüksüz levhalara etki eden Casimir kuvveti ise sanal fotonlar ile levhalar arasındaki etkileşimden kaynaklanır.
Casimir kuvveti, levhaların arasındaki mesafenin makro büyüklükte olduğu zaman çok zayıftır. Fakat levhalar arasındaki mesafe küçüldükçe bu kuvvet artar. Mesafe 10 nanometre (metrenin yüz milyonda biri) civarında olduğunda levhalara etki eden casimir kuvvetinin büyüklüğü, bir atmosfer basınç altındaki levhalara etki eden mekanik kuvvet ile karşılaştırılabilecek düzeydedir.
Casimir kuvveti, iletken cisimlerin arasında olduğu gibi aynı zamanda yalıtkan cisimler arasında da vardır. Cisimlerin türü ve biçimi, kuvvetin itici mi yoksa çekici mi olduğunu belirler. Geçmişte özdeş, yani bileşimi, büyüklüğü ve biçimi aynı olan iki cismin arasındaki casimir kuvvetinin her zaman çekici olduğunu öne süren bir teorem vardı. Qing-Dong Jiang ve Frank Wilczek, bu teoremin eksik olduğunu tespit etti ve bazı durumlarda özdeş cisimler arasında itici kuvvetinde ortaya çıkabileceğini gösterdi.
Frank Anthony Wilczek Nobel Fizik ödülü sahibi Amerikalı fizikçidir
Cisimlerin arasındaki boşluğun kiral bir malzeme ile doldurulduğu durumlarda, farklı polarizasyona sahip sanal fotonların, bu malzeme içerisinde farklı hızlarda hareket ettikleri ve bu durumun Casimir kuvvetine farklı oranlarda katkı sağladığı yapılan araştırmalar sonucu anlaşıldı.
Yapılan hesaplamalar, böyle bir sistem içindeki casimir kuvvetinin cisimlerin arasındaki mesafenin büyüklüğüne bağlı olarak çekici ya da itici olabileceğini gösteriyor. İtici kuvvetin büyüklüğü ise sıradan bir sistem içinde çekici kuvvetin üç katına kadar olabiliyor.
Ayrıca yapılan araştırmalar, harici manyetik alanların var olduğu sistemlerde Casimir kuvvetinin de değişkenlik gösterebileceğini gösteriyor. Bu durum manyetik alanların yardımı ile Casimir kuvvetinin kontrol edilebileceğini anlamına geliyor.