Гравитационный эффект Казимира

В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, предложен метод наблюдения известного эффекта Казимира, связанного не с электромагнитными полями, а с гравитационными. Правда, для этого надо доказать, что сверхпроводники отражают гравитационные волны.

Эффект Казимира в представлении художника
Эффект Казимира в представлении художника

Эффект Казимира является одним из самых интересных проявлений квантовой природы вакуума. Он заключается в том, что помещённые параллельно друг другу зеркала должны притягиваться. Возникает это из-за того, что зеркала образуют резонатор, в котором происходит возмущение квантовых флуктуаций: между зеркалами могут существовать только такие флуктуации, которые представляют собой стоячие волны с узлами на поверхности зеркал, в то время как снаружи зеркал ограничения на возможные флуктуации отсутствуют, и поэтому внутри электромагнитное давление ниже, что и приводит в возникновению притягивающей силы.

Несмотря на свою экзотичность, эффект Казимира удалось наблюдать в эксперименте, но только для электромагнитных полей. В то же время нет никаких ограничений на то, какое квантованное поле рассматривать. В частности, если гравитационное поле квантуется, то эффект Казимира должен наблюдаться и для него. Наблюдение такого эффекта могло бы сильно помочь в решении проблемы создания теории квантовой гравитации.

Проблема в том, что неизвестны материалы, которые могли бы отражать гравитационные волны. Да и сами эти волны напрямую никогда не наблюдались из-за своей чрезвычайно малой амплитуды.

Обычные твёрдые тела гравитационные волны точно отразить не могут, однако теоретики предполагают, что тонкие сверхпроводящие листы, возможно, могут быть эффективными гравитационными зеркалами. Связано это, по их мнению, с сильно нелокализованным характером так называемых куперовских пар, которые возникают при переходе вещества в сверхпроводящее состояние.

В свежей работе её автор, Джеймс Куанч (James Quanch) проанализировал схему, в которой два листа свинца толщиной в несколько нанометров, находящихся в состоянии сверхпроводимости, расположены параллельно друг другу на расстоянии в несколько микрон. Между ними должна наблюдаться сила Казимира, часть которой связана с электромагнитными полями, а часть — возможно, с гравитационными. По оценкам Кванча, гравитационная добавка в этом случае почти на порядок превышает электромагнитный эффект, и поэтому может быть измерена. Возможность экспериментальной реализации предложенной схемы, однако, пока остаётся под вопросом.


Источник: A Casimir Effect Caused by Gravity // Physics

comments powered by Disqus