Хендрик КазимирХендрик Казимир изучал теоретическую физику в Лейденском университете [3] под руководством Пауля Эренфеста, где и получил степень доктора в 1931 [4]. Его докторская диссертация была посвящена квантовой механике твёрдого вращающегося тела и теории групп применительно к вращениям молекул. В этот период он также провёл некоторое время в Копенгагене у Нильса Бора. После получения степени доктора Казимир работал ассистентом у Вольфганга Паули в Цюрихе. В 1938 Казимир стал профессором физики в Лейденском университете. В это время он активно изучал теплопроводность и электропроводность и внёс вклад в получение низких температур порядка милликельвин. В 1942, во время Второй мировой войны, Казимир перешёл в Philips Research Laboratories в Эйндховене [5]. Он продолжил активно заниматься наукой и в 1945 написал знаменитую статью о принципе микроскопической обратимости Онзагера. В 1946 он стал содиректором Philips Research Laboratories (англ.), а в 1956 членом правления компании [6]. В 1972 он вышел в отставку [7] Хотя Казимир провёл значительную часть своей профессиональной жизни в промышленности, он был одним из великих голландских физиков-теоретиков. Он внёс большой вклад в науку за годы своих исследований с 1931 по 1950. Области его интересов: чистая математика, теория групп Ли (1931); сверхтонкая структура, вычисление ядерных квадрупольных моментов (1935); физика низких температур, магнетизм, термодинамика сверхпроводников, парамагнитная релаксация (1935— 1942); приложения теории необратимых процессов Онзагера (1942— 1950). В 1934 совместно с К. Я. Гортером он предложил феноменологическую теорию сверхпроводимости (модель Казимира — Гортера). Ему принадлежит авторство квантовой теории взаимодействий ядер с внутриатомными и внутримолекулярными полями (1936), теории магнитных октупольных взаимодействий (1942). В 1938 Казимир и Дю Пре ввели в физику представление о спиновой температуре, таким образов выделив спиновые степени свободы в отдельную термодинамическую подсистему. В 1948 Казимир совместно с Д. Полдером предсказал квантовомеханическое притяжение между двумя проводящими пластинами, известное сейчас как эффект Казимира. Казимир помогал в основании Европейского физического общества и был его президентом с 1972 по 1975. В 1979 он был одним из основных докладчиков на торжествах, посвящённых 25-летию ЦЕРНа. Казимир шесть раз получал степень почётного доктора от университетов за пределами Нидерландов и удостоился множества наград и премий. В 1946 он был избран членом Нидерландской АН, а в 1973 — её президентом. |
Эффект Казимира - совокупность физ. явлений, обусловленных специфической поляризацией Эфира. Предсказан Xендриком Казимиром в 1948 [1] на примере появления силы притяжения между двумя плоскопараллельными, нейтральными, идеально проводящими пластинами, помещёнными в вакууме на расстоянии а друг от друга. В результате обращения в нуль на пластинах тангенциальной составляющей электрического поля собственных колебаний Эфира между пластинами возникает поляризационная энергия и, как следствие, на единицу их площади действует сила
Для а = 0,5 мкм F0,2.10-5 Н/см2, что было подтверждено экспериментально М. Спарнаэем в 1958 [2]. Эффект Казимира в областях с границами, обусловленный собственными колебаниями Эфира, является предельным случаем ван-дер-ваальсовых сил (см. Межатомное взаимодействие, Межмолекулярное взаимодействие), когда расстояния между границами достаточно велики и становятся существенными эффекты запаздывания. Эффект Казимира для квантовых полей с разным спином в областях с границами стал самостоятельной областью исследований и находит многочисленные приложения в физике элементарных частиц и теории Эфира [3-5].
Квантовополевая теория эффекта Казимира основана на изучении
вакуумных средних
тензора энергии-импульса Тik рассматриваемого квантового поля.
Релятивисты в квантовой теории поля для неограниченного пространства с евклидовой топологией
плотность энергии Эфира |0M>
полагают равной нулю, что сводится к изменению на /2
начала отсчёта энергии каждой моды. Приписывание вакуумному состоянию нулевых
значений наблюдаемых
по мнению релятивистов следует из его инвариантности относительно группы Пуанкаре.
Основной характеристикой эффекта Казимира является
регуляризованный вакуумный тензор энергии-импульса:
где индекс а условно обозначает
введение обрезающей функции под знаком расходящихся интегралов и сумм, обращающейся
в единицу при a0.
Независимость получаемых результатов от вида обрезающей функции доказывается с
помощью быстросходящихся методов суммирования, напр. с помощью формулы Абеля
- Плана:
В конкретных задачах сумма в левой части (2) выражает среднее значение тензора энергии-импульса по Эфиру |0>, а интеграл-по |0M>. Для аналогичных целей используются методы регуляризации с помощью обобщённой функции z Римана. Целый ряд методов вычисления величины <Tik> основан на ковариантном раздвижении аргументов в билинейной форме тензора энергии-импульса и анализе информации, содержащейся в Грина функции квантового поля рассматриваемой конфигурации.
Применение перечисленных методов позволило вычислить энергию Эфира и соответствующую силу Казимира в целом ряде случаев. Так, для электромагнитного поля при наличии проводящей сферы радиуса а (Т. Бойер, Т. Воуеr, 1968)
В отличие от (1) для сферы >0, что соответствует отталкиванию противоположных участков её поверхности. Для параллелепипеда знак зависит от соотношения длин его рёбер, и при выполнении определенных условий обращается в нуль (С. Г. Мамаев, Н. Н. Трунов, 1979). Проделаны также вычисления эффекта Казимира для конфигурации двугранного угла, для спинорного поля между проводящими пластинами, для полей с самодействием, для объёмов, ограниченных движущимися стенками; разработаны методы учёта неидеальности границ (получены поправки на конечность проводимости материала стенок [5], на шероховатости разных типов [6 ] и т. д.).
Роль эффекта Казимира в различных областях физики связана как с уникальностью сил Казимира (они не зависят ни от масс, ни от зарядов, ни от иных констант связи), так и с тем, что данный эффект является по существу единственным макроскопическим проявлением структуры Эфира в квантовых полях. В Калуцы - Клейна теории предполагается, что дополнит. (к трём известным) пространственные измерения образуют компактное многообразие с размером порядка планковской длины (размера амера Эфира). Такие силы возникают в результате обмена между атомами макротел лёгкими и безмассовыми элементарными частицами. Измерения сил Казимира позволяют в ряде случаев получить наилучшие ограничения на константы таких сил и параметры ответственных за них корпускул Эфира - амеров [8].
В. М. Мостепаненко