'

ЭФФЕКТ КАЗИМИРА: ОТ НАНОТЕХНОЛОГИЙ ДО ФИЗИКИ ВСЕЛЕННОЙ

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

ЭФФЕКТ КАЗИМИРА: ОТ НАНОТЕХНОЛОГИЙ ДО ФИЗИКИ ВСЕЛЕННОЙ В. М. Мостепаненко Астрофизический отдел ГАО РАН


Слайд 1

Содержание 1. Введение 2. Две параллельные пластины из идеального металла 3. Космологические модели 4. Теория Лифшица сил Ван-дер-Ваальса и Казимира 5. Сравнение теории Лифшица с экспериментальными данными 6. Ограничения на поправки к закону тяготения Ньютона и параметры темной материи из эффекта Казимира 7. Заключение


Слайд 2

1. ВВЕДЕНИЕ Casimir, 1948 Сила Казимира возникает за счет изменения спектра нулевых колебаний электромагнитного поля материальными границами


Слайд 3


Слайд 4


Слайд 5

Нанотехнологии Микро- и наноэлектромеханические устройства: --- слипание близко расположенных элементов; --- сила Казимира как движущая сила на малых расстояниях. Chan, Aksyuk, Kleiman, Bishop, Capasso, Science, 2001; Phys. Rev. Lett., 2001.


Слайд 6

2. ДВЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПЛАСТИНЫ ИЗ ИДЕАЛЬНОГО МЕТАЛЛА


Слайд 7

ВАКУУМНАЯ ЭНЕРГИЯ ПРИ Т=0


Слайд 8

После перенормировки, т.е. вычитания вклада пустого пространства, имеем:


Слайд 9

Две идеально-металлические пластины при ненулевой Т:


Слайд 10

После перенормировки:


Слайд 11

Предел низких температур:


Слайд 12

Предел высоких температур:


Слайд 13

3. КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ Вселенная Эйнштейна и закрытая модель Фридмана


Слайд 14

Мамаев, Мостепаненко, Старобинский, ЖЭТФ, 1976


Слайд 15


Слайд 16

Инфляция за счет эффекта Казимира топология 3-тора: отождествлены точки Из уравнений Эйнштейна с космологической постоянной Зельдович, Старобинский, Письма в АЖ, 1984


Слайд 17


Слайд 18

Dowker, Critchley, Phys. Rev. D, 1977


Слайд 19

Bezerra, Klimchitskaya, Mostepanenko, Romero, Phys. Rev. D, 2011 Модифицированная перенормировка


Слайд 20

Bezerra, Mostepanenko, Mota, Romero, Phys. Rev. D, 2011. Тепловой эффект Казимира для спинорного и электромагнитного полей в закрытой модели Фридмана Новые аспекты: --- спинорный эффект Казимира при высокой Т не обладает классическим пределом; --- электромагнитный эффект Казимира при высокой Т имеет классический предел.


Слайд 21

4. ТЕОРИЯ ЛИФШИЦА СИЛ ВАН ДЕР ВААЛЬСА И КАЗИМИРА Уравнения Максвелла Граничные условия


Слайд 22


Слайд 23

Лифшиц, ЖЭТФ, 1955 мацубаровские частоты,


Слайд 24

Коэффициенты отражения для двух независимых поляризаций:


Слайд 25

Модели диэлектрической проницаемости, зависящей от частоты Проницаемость диэлектриков, определяемая связанными электронами Проницаемость диэлектриков с учетом статической проводимости Проницаемость модели Друде для металлов Проницаемость плазма модели для металлов Теория Лифшица с или нарушает теорему Нернста Klimchitskaya, Mohideen, Mostepanenko, Rev. Mod. Phys., 2009


Слайд 26

5. СРАВНЕНИЕ ТЕОРИИ ЛИФШИЦА С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ 5.1 Измерение давления Казимира с помощью микромеханического осциллятора Decca, Lopez, Fischbach, Klimchitskaya, Krause, Mostepanenko, Phys. Rev. D (2003); Ann. Phys. (2005); Phys. Rev. D (2007); Eur. Phys. J. C (2007); Decca, Lopez, Osquiguil, IJMPA (2010).


Слайд 27

Shematic setup Схематическое изображение микромеханического осциллятора


Слайд 28

Сравнение между теорией и экспериментом (первый метод)? Относительная погрешность измерений (с 95% достоверностью) изменяется от 0.19% на 162 nm дo 0.9% на 400 nm и 9% на 746 nm. Модель Друде исключена данными измерений с 95% достоверностью.


Слайд 29

AOM Function generator 100Hz Lock-in amplifier Force difference Vacuum chamber Cantilever Au Sphere z 514nm Ar laser Optical filter Photo- diodes 640 nm laser beam Кремниевая мембрана Chen, Klimchitskaya, Mostepanenko, Mohideen, Optics Express (2007); Phys. Rev. B (2007). 5.2 Oптическая модуляция сил Казимира


Слайд 30

Разность между силами Казимира при освещенной и не освещенной лазерным светом мембране


Слайд 31

5.3. Измерение силы Казимира-Полдера Obrecht, Wild, Antezza, Pitaevskii, Stringari, Cornell, Phys.Rev.Lett. (2007)?


Слайд 32

Obrecht, Wild, Antezza, Pitaevskii, Stringari, Cornell, Phys.Rev.Lett. (2007); Klimchitskaya, Mostepanenko, J. Phys. A (2008). Сдвиг частоты колебаний центра масс конденсата Бозе-Эйнштейна атомов Rb


Слайд 33

Chang, Banishev, Klimchitskaya, Mostepanenko, Mohideen, Phys. Rev. Lett., (2011); Ваnishev, Chang, Castillo-Garza, Klimchitskaya, Mostepanenko, Mohideen, Phys. Rev. B (2012)? 5.4 Cила Казимира между Au сферой и ITO пластиной


Слайд 34


Слайд 35

Поправки типа Юкавы к закону Ньютона: Поправки степенного типа к закону Ньютона: 6. ОГРАНИЧЕНИЯ НА ПОПРАВКИ К ЗАКОНУ ТЯГОТЕНИЯ НЬЮТОНА И ПАРАМЕТРЫ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ ИЗ ЭФФЕКТА КАЗИМИРА


Слайд 36

Степенные и юкавовские потенциалы происходят из: 1) Обмен легкими и безмассовыми элементарными частицами --- aрион; --- cкалярный аксион; --- гравифотон; --- дилатон; --- голдстино; --- модули. Эти частицы могут давать вклад в темную материю и энергию.


Слайд 37

2) Многомерные теории с низкоэнергетическим масштабом компактификации Arkani-Hamed, Dimopoulos, Dvali, Phys. Rev. D, 1999 cm


Слайд 38

Сила типа Юкавы между двумя макротелами:


Слайд 39

6.1 Ограничения из нормальной силы Казимира между пробными телами с гладкими поверхностями Измеряется сила Казимира или ее градиент: Ограничения на силу Юкавы следуют из неравенств:


Слайд 40

Сильнейшие ограничения на поправки типа Юкавы к закону тяготения Ньютона, полученные из измерений сил Казимира с использованием АСМ (линия 1), из измерений давления Казимира с помощью микромеханического осциллятора (линия 2), и из эксперимента с нулевой силой Казимира (линия 3). Линия 6 показывает ограничения из эксперимента с крутильным маятником.


Слайд 41

6.2 Ограничения из горизонтальной силы Казимира Golestanian, Kardar, Phys. Rev. Lett., 1997; Chen, Mohideen, Klimchitskaya, Mostepanenko, Phys. Rev. Lett., 2002; Phys. Rev. A, 2002; Chiu, Klimchitskaya, Marachevsky, Mostepanenko, Mohideen, Phys. Rev. B, 2009; Phys. Rev. B, 2010.


Слайд 42

Ограничения на параметры взаимодействия Юкавы из измерений горизонтальной силы Казимира между профилированными поверхностями (сплошная линия), из измерений нормальной силы Казимира с помощью АСМ (прерывистая линия), и с помощью микромеханического осциллятора (точечная линия). Bezerra, Klimchitskaya, Mostepanenko, Romero, Phys. Rev. D, 2010; Phys. Rev. D, 2011.


Слайд 43

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Эффект Казимира --- это междисциплинарное физическое явление. Помимо приложений к --- нанотехнологиям --- физике твердого тела --- космологическим моделям Вселенной --- физике темной материи, которых мы коснулись,


Слайд 44

он играет важную роль в --- статистической физике --- атомной спектроскопии --- физике элементарных частиц --- физике поверхности --- математической физике. Это позволяет предсказать большое будущее исследованиям в данном направлении.


Слайд 45


×

HTML:





Ссылка: